TWI771795B - 次級帶電粒子成像系統 - Google Patents

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Abstract

一種次級帶電粒子成像系統，包含背向散射電子偵測器模組，其中背向散射電子偵測器模組可以環繞軸線而在第一角度位置5452與第二角度位置5454之間旋轉。

Description

次級帶電粒子成像系統
本揭示的各態樣係關於掃描帶電粒子束裝置，更特定為用於在樣本上產生圖像。更特定言之，態樣係關於次級帶電粒子成像系統。另一態樣係關於包括反向散射電子偵測器模組的掃描電子顯微鏡。另一態樣係關於操作次級帶電粒子成像系統的方法。
帶電粒子束設備在複數個工業領域中具有許多功能，包括但不限於，製造期間的半導體裝置的檢測、用於光刻的曝光系統、偵測裝置，及測試系統。因此，對於微米與奈米尺度中的結構化及檢測樣本存在很大的需求。
微米與奈米尺度的處理控制、檢驗或結構化經常利用帶電粒子束，例如電子束，其在帶電粒子束裝置中產生及聚焦，如電子顯微鏡或電子束圖形產生器。相較於例如光子束，而由於其短波長，帶電粒子束提供優越的空間解析度。相較於例如光子束，而由於其短波長，帶電粒子束提供優越的空間解析度。
帶電粒子束設備通常利用帶電粒子成像系統。帶電粒子成像系統可以經配置以用於單射束或多射束成像。下面描述具有改善效能的帶電粒子成像系統。
如上所述，提供一種次級帶電粒子成像系統、帶電粒子束裝置、及操作次級帶電粒子成像系統的方法。
根據一個態樣，提供一種次級帶電粒子成像系統，次級帶電粒子成像系統包括背向散射電子偵測器模組，且其中背向散射電子偵測器模組可以環繞軸線而在第一角度位置與第二角度位置之間旋轉。
根據一個態樣，提供一種包括次級帶電粒子成像系統的帶電粒子束裝置。
根據一個態樣，提供一種操作次級帶電粒子成像系統的方法，包括以下步驟：使背向散射電子偵測器環繞軸線而在第一角度位置與第二角度位置之間旋轉。
可與本文所述實施例結合的進一步的優點、特徵、態樣，及細節係從專利請求範圍、說明書，及圖式而明白。
現在將詳細地參照各種實施例，其一或更多個實例圖示於每一圖式中。每一實例係藉由解釋而提供，而不意味著限制。舉例而言，圖示或描述為一個實施例的一部分的特徵可以用於或與任何其他實施例結合以產生另外的實施例。本揭示包括該等修改及變化之意圖。
在圖式的下列描述中，相同的元件符號係指稱相同或類似的部件。一般而言，僅描述關於個別實施例的不同之處。除非另有說明，否則一個實施例中的部分或態樣的描述亦適用於另一實施例中的對應部分或態樣。
圖式中所使用的元件符號僅用於說明。本文所述的態樣並不限於任何特定實施例。反之，除非另有說明，否則本文所述的任何態樣可以與本文所述的任何其他態樣或實施例組合。
第1圖係圖示次級帶電粒子成像系統的簡化側視示意圖。根據本文所述的實施例，次級帶電粒子成像系統包括背向散射電子偵測器模組。
背向散射電子偵測器模組1400可以經配置以收集及/或偵測電子束柱中的背向散射電子（例如，軸向背向散射電子）。舉例而言，背向散射電子可以是訊號帶電粒子束1102的背向散射電子。背向散射電子偵測器模組1400可以經配置以允許訊號帶電粒子束1102穿過。根據實施例，背向散射電子偵測器模組1400可以配置成可移動及/或可旋轉（例如，在第一位置5452與第二位置5454之間）。第一位置5452與第二位置5454可以是角度位置。在實例中，背向散射電子模組1400可以經配置以允許訊號帶電粒子束1102穿過第一位置5452中的背向散射電子模組。背向散射電子模組1400可以經配置以收集及/或偵測第二位置5454中的訊號帶電粒子束1102中的背向散射電子及/或訊號。
因此，背向散射電子偵測器模組1400可以包括孔隙1460。背向散射電子偵測器模組1400可以包括背向散射電子偵測器元件1470。孔隙1460與背向散射電子偵測器元件1470可以佈置於背向散射電子偵測器托持器1450上。孔隙1460與背向散射電子偵測器元件1470可以佈置於一平面上，或者佈置於彼此平行的平面上。舉例而言，背向散射電子偵測器元件1470係支撐於背向散射電子偵測器托持器1450上，而孔隙1460係形成於背向散射電子偵測器托持器1450中。在另一實例中，孔隙1460可以固定於光學軸線1103上的位置中，而背向散射電子偵測器托持器1450可以在第一位置5452與第二位置5454之間移動。光學軸線1103係為訊號帶電粒子束1102的光學軸線。在較佳實施例中，當背向散射電子偵測器模組1400處於第一位置5452時，孔隙1460係佈置於光學軸線1103上，而背向散射電子偵測器元件1470係佈置成偏離光學軸線1103。在較佳實施例中，當背向散射電子偵測器模組1400處於第二位置5454時，背向散射電子偵測器元件1470係佈置於光學軸線1103上，而孔隙1460係佈置成偏離光學軸線1103。短語「光學軸線上」可以理解成與訊號帶電粒子束1102的位置至少部分（較佳為基本上）重疊或重合的位置。短語「偏離光學軸線」可以理解成與訊號帶電粒子束1102的位置至少部分（較佳為基本上，甚至更佳為完全）不同或不重疊的位置。
根據一個實施例，背向散射電子偵測器模組1400包括背向散射電子偵測器元件1470與孔隙1460。可替代地，孔隙1460可以藉由凹部替換，或者背向散射電子偵測器模組1400可以移動足夠大的角度，而使得訊號電子或訊號帶電粒子束1102可以通過背向散射電子偵測器模組1400的旁邊。
在實施例中，可以存在次級帶電粒子光學裝置模組及/或射束彎折器。背向散射電子偵測器模組1400可以佈置於次級帶電粒子光學裝置模組1600之前及/或射束彎折器1392之後。舉例而言，背向散射電子偵測器模組1400可以佈置於次級帶電粒子光學裝置模組1600與射束彎折器1392之間。背向散射電子偵測器模組1400、孔隙1460、及/或背向散射電子偵測器元件1470可以佈置於射束彎折器1392之後或射束彎折器1392的下游。背向散射電子偵測器模組可以緊接或直接佈置於射束彎折器之後或射束彎折器的下游。背向散射電子偵測器元件1470及/或孔隙1460可以佈置於次級帶電粒子光學裝置模組1600之前或次級帶電粒子光學裝置模組1600的上游。背向散射電子偵測器模組可以緊接或直接佈置於次級帶電粒子光學裝置模組1600之前或次級帶電粒子光學裝置模組1600的上游。可以理解相對於訊號帶電粒子束1102的傳播的「之後/之前」及/或「下游/上游」。舉例而言，「下游」可以理解成類似於「之後」，反之亦然，「上游」係類似於「之前」。
因此，在實例中，次級帶電粒子光學裝置模組1600及/或孔隙1460係在第一位置5452中的功能位置中。在另一實例中，訊號帶電粒子束1102穿過第一位置5452中的背向散射電子偵測器模組1400。類似地，在進一步實例中，背向散射電子偵測器模組1400及/或背向散射電子偵測器元件1470係在第二位置5454中的功能位置中。在又另一實例中，藉由第二位置5454中的背向散射電子偵測器模組1400及/或背向散射電子偵測器元件1470來攔截及/或偵測帶電訊號粒子束1102。因此，在實例中，次級帶電粒子光學裝置模組1600、孔隙1460、及射束彎折器1392係（更特定為以此順序）佈置於第一位置5452中的光學軸線1102上。在另一實例中，次級帶電粒子光學裝置模組1600、背向散射電子偵測器元件1460、及射束彎折器1392係（更特定為以此順序）佈置於第二位置5454中的光學軸線1102上。在實施例中（可以與本文所述的其他實施例結合），背向散射電子偵測器模組1400及/或背向散射電子偵測器元件1470可以佈置於訊號帶電粒子束1102的最小橫截面的一點處或與訊號帶電粒子束1102的最小橫截面的一點相鄰。訊號帶電粒子束1102的最小橫截面的一點可以位於射束彎折器1392之後或下游（更特定為緊接在射束彎折器1392之後）。在實施例中，認為將背向散射電子偵測器模組1400及/或第二透鏡1616佈置成盡可能靠近射束彎折器1392是有益的。
如上所述，背向散射電子偵測器模組1400（例如，背向散射電子偵測器元件1470）的佈置可以提供背向散射電子效率的良好效能。舉例而言，相較於將背向散射電子偵測器模組1400（例如，背向散射電子偵測器元件1470）佈置於次級帶電粒子光學裝置模組1600之後或下游，偵測效率可以改善多達30％。
第1圖係圖示次級帶電粒子成像系統的簡化側視示意圖。根據本文所述的實施例，次級帶電粒子成像系統包括射束彎折器。
射束彎折器1392可以用於訊號帶電粒子束1102的彎折。射束彎折器1392可以具有扇形的形狀或橫截面（更特定為半球形扇形）。射束彎折器1392可以經配置以用於改變訊號帶電粒子束1102的方向，而使得離開射束彎折器1392的訊號帶電粒子束1102的行進方向與進入射束彎折器1392的訊號帶電粒子束1102的行進方向不同。射束彎折器1392可以佈置成引導訊號帶電粒子束1102進一步遠離初級帶電粒子束7101。舉例而言，射束彎折器1392可以偏轉訊號帶電粒子束1102（更特定為藉由靜電方式）。射束彎折器1392可以佈置於射束分離構件的下游。射束分離可以理解成將初級帶電粒子束與次級帶電粒子束分離的構件。次級帶電粒子束1102可以理解成源自樣品7350的帶電粒子束。初級帶電粒子束7101可以理解成撞擊樣品7350的帶電粒子束。射束彎折器可以是球形或扇形。射束彎折器1392可以偏轉及/或共點聚焦帶電粒子束。
在實施例中，作用於訊號帶電粒子束1102的射束彎折器1392係相對於訊號帶電粒子束1102佈置於第二透鏡1616的上游。在第1圖的繪圖平面中，射束彎折器1392係佈置於第二透鏡1616的右側。如圖所示，訊號帶電粒子束1102從下方進入射束彎折器1392，並行進通過射束彎折器1392。離開射束彎折器的訊號帶電粒子束1102沿著基本上水平的方向行進。訊號帶電粒子束1102可以從射束彎折器1392行進至透鏡系統1610的第二透鏡1616。如第1圖所示，第二透鏡1616可以相對於訊號帶電粒子束1102佈置於射束彎折器1392及/或背向散射電子偵測器模組1400的下游。在較佳實施例中，第二透鏡1616可以是作用於離開背向散射電子偵測器模組的訊號帶電粒子束1102上的下一個元件。如本文所述的次級帶電粒子束的開口角度可以是離開射束彎折器1392的訊號帶電粒子束的開口角度。
第1圖係圖示次級帶電粒子成像系統的簡化側視示意圖。根據本文所述的實施例，次級帶電粒子成像系統包括次級帶電粒子光學裝置模組。
在實施例中，次級帶電粒子光學裝置模組1600包括透鏡系統1610。透鏡系統1610可以包括第一透鏡1612與第二透鏡1616。第一透鏡1612可以與第二透鏡1616間隔開。舉例而言，第一透鏡1612與第二透鏡1616之間的距離可以在40至200mm的範圍內。
就第1圖的繪圖平面而言，第一透鏡1612及/或第二透鏡1616係沿著直立（「上下」）方向延伸。第一透鏡1612可以佈置於孔隙板1650與第二透鏡1616之間。
在第1圖的繪圖平面中，訊號帶電粒子束1102從右側行進到左側。訊號帶電粒子束1102從第二透鏡1616的右側進入透鏡系統1610的第二透鏡1616。如第1圖所示，訊號帶電粒子束1102行進通過第二透鏡1616，並且隨後通過透鏡系統1610的第一透鏡1612。如圖所示，行進通過透鏡系統1610的訊號帶電粒子束1102基本上沿著光學軸線1103行進。
第一透鏡1612及/或第二透鏡1616可以適用於針對訊號帶電粒子束1102進行成形、聚焦、及/或散焦。第一透鏡1612及/或第二透鏡1616可以適用於調整訊號帶電粒子束1102的開口角度。訊號帶電粒子束1102可以根據需求來製成發散或匯聚。因此，可以改善偵測器佈置1900針對訊號帶電粒子的收集效率。訊號帶電粒子束1102的開口角度可以是離開佈置於透鏡系統1610的上游（相對於訊號帶電粒子束1102的傳播）的射束彎折器的訊號帶電粒子束1102的開口角度。
透鏡系統1610可以適用於提供訊號帶電粒子束1102的一個或二個交叉點。可替代地，透鏡系統1610可以適用於允許訊號帶電粒子束穿過透鏡系統1610而沒有交叉點。
第一透鏡1612可以包括靜電透鏡部分及/或磁性透鏡部分。第一透鏡1612可以是包括靜電透鏡部分與磁性透鏡部分的複合透鏡。類似地，第二透鏡1616可以包括靜電透鏡部分及/或磁性透鏡部分。第一透鏡1612的靜電透鏡部分及/或第二透鏡1616的靜電透鏡部分可以適用於針對訊號帶電粒子束進行成形、聚焦、及/或散焦。第一透鏡1612及/或第二透鏡1616的磁性透鏡部分可以適用於補償物鏡的拉莫爾旋轉。
將第二透鏡1616佈置成盡可能靠近背向散射電子偵測器模組1400及/或射束彎折器1392係視為是有益的。將第一透鏡1612佈置成與射束彎折器1392足夠遠離亦視為是有益的。根據可以與本文所述的其他實施例結合的實施例，背向散射電子偵測器模組1400與第二透鏡1616之間的距離係為60mm或以下（特定為45mm或以下，更特定為35mm或以下）。根據可以與本文所述的其他實施例結合的實施例，射束彎折器1392與第一透鏡1612之間的距離係為50mm或以上（更特定為100mm或以上（例如，115mm或以上））。
第一透鏡1612可以包括適用於產生磁場的第一磁性透鏡部分1614。第一磁性透鏡部分1614可以包括用於產生磁場的線圈。第一磁性透鏡部分1614可以具有鐵包覆。類似地，第二透鏡1616可以包括第二磁性透鏡部分1618。相較於第一磁性透鏡部分1614，第二磁性透鏡部分1618可以包括類似部件。第一磁性透鏡部分1614及/或第二磁性透鏡部分1618可以適用於補償訊號帶電粒子束1102的拉莫爾旋轉。由於帶電粒子束裝置的物鏡所產生的磁場的強度的變化（例如，磁場），所以拉莫爾旋轉可以引入訊號帶電粒子束1102（未圖示於第1圖中）。第一磁性透鏡部分1614及/或第二磁性透鏡部分1618可以適用於旋轉訊號帶電粒子束1102。訊號帶電粒子束1102的旋轉可以是圍繞孔隙板1650所定義的光學軸線1103的旋轉，並且可以是順時針或逆時針旋轉。第一磁性透鏡部分1614可以適用於將訊號帶電粒子束1102旋轉第一角度A1。第一角度A1的範圍可以是-45度至45度。因此，第一磁性透鏡部分可以補償-45度至45度的拉莫爾旋轉。第二磁性透鏡部分1618可以適用於將訊號帶電粒子束1102旋轉第二角度A2。第二角度A2的範圍可以是-45度至45度。因此，第二磁性透鏡部分可以補償-45度至45度的拉莫爾旋轉。第一透鏡包括第一磁性透鏡部分且第二透鏡包括第二磁性透鏡部分的透鏡系統（例如，第1圖所示的透鏡系統1610）可以適用於將訊號帶電粒子束旋轉-|A1|-|A2|至|A1|+|A2|的範圍內的總角度，其中|A1|及|A2|分別表示A1及A2的絕對值。因此，-|A1|-|A2|至|A1|+|A2|的範圍內的拉莫爾旋轉可以藉由透鏡系統進行補償。舉例而言，可以補償-90至90度之間的拉莫爾旋轉。
利用第一透鏡所包括的第一磁性透鏡部分及/或第二透鏡所包括的第二磁性透鏡部分來補償訊號帶電粒子束的拉莫爾旋轉的優點在於，孔隙板及/或偵測器佈置不需要機械旋轉來補償拉莫爾旋轉。
第一透鏡1612可以是包括靜電透鏡部分（未圖示）與第一磁性透鏡部分1614的複合透鏡。相較於包括靜電透鏡部分但不包括第一磁性透鏡部分的第一透鏡，複合透鏡提供影響次級帶電粒子束的附加自由度。更特定言之，第一磁性透鏡部分1614所提供的二個這樣的附加自由度可以包括流經第一磁性透鏡部分1614所包括的線圈的電流的量值及方向。類似的考慮亦適用於第二透鏡係為複合透鏡的實施例。
第一磁性透鏡部分1614所產生的磁場可以影響訊號帶電粒子束1102到孔隙板1650上的聚焦。可以藉由將第一透鏡1612的靜電透鏡部分的激發設定至適當值來補償或進一步放大這種聚焦效果。舉例而言，可以藉由減少或增加靜電透鏡部分的折射功率來影響聚焦效果。因此，訊號帶電粒子束1102可以利用期望方式進行形成、聚焦、及/或散焦。因此，經由第一磁性透鏡部分1614與靜電透鏡部分的組合作用，第一透鏡1612可以經配置以補償物鏡的拉莫爾旋轉，及/或針對訊號帶電粒子束1102進行形成、聚焦、及/或散焦。類似的考慮亦適用於第二透鏡係為複合透鏡的實施例。
替代於第一透鏡1612與第二透鏡1616包括磁性透鏡部分的第1圖的圖示，根據本文所述的其他實施例，可以僅有第一透鏡1612與第二透鏡1616中之一者包括用於補償拉莫爾旋轉的磁性透鏡部分。根據實施例，第一透鏡與第二透鏡中之至少一者包含用於補償物鏡的拉莫爾旋轉的磁性透鏡部分。
根據可以與本文所述的其他實施例結合的更進一步的實施例，第一透鏡與第二透鏡包含靜電透鏡部分或由靜電透鏡部分組成。舉例而言，第一透鏡與第二透鏡並未包含磁性透鏡部分。作為可選擇修改中（更特定為這樣的實施例），可以藉由線圈（例如，拉莫爾旋轉線圈）提供或補償拉莫爾旋轉。舉例而言，拉莫爾旋轉線圈可以在第一透鏡及/或第二透鏡的下游。
根據實施例，次級帶電粒子光學裝置模組1600可以包括控制器1630。第1圖的控制器1630可以經配置以用於控制第一透鏡1612的激發及第二透鏡1616的激發。控制第一透鏡1612的激發可以包括控制第一透鏡1612的靜電透鏡部分的激發及/或控制第一透鏡1612的磁性透鏡部分的激發。類似的考慮亦適用於包括靜電及/或磁性透鏡部分的第二透鏡1616的情況。
第一透鏡1612的靜電透鏡部分可以包括用於產生電場的一或更多個電極。可以將電位施加至電極，以產生電場。可以在控制器1630的控制下產生電場。更特定言之，可以藉由控制器1630來控制電場的強度，藉由控制器1630來確定電場的強度，及/或在控制器1630的控制下調整電場的強度。第一透鏡的磁性透鏡部分1612中之每一者可以包括用於產生磁場的一或更多個線圈。電流可以流經線圈，以產生磁場。可以在控制器1630的控制下產生磁場。更特定言之，可以藉由控制器1630來控制磁場的強度以及由流經線圈的電流方向所確定的場方向，藉由控制器1630來確定磁場的強度以及由流經線圈的電流方向所確定的場方向，及/或在控制器1630的控制下調整磁場的強度以及由流經線圈的電流方向所確定的場方向。類似的考量亦適用於第二透鏡1616所包括的靜電透鏡部分及/或磁性透鏡部分。根據本文所述的實施例，第一透鏡可以包括靜電透鏡部分、磁性透鏡部分、或靜電透鏡部分及磁性透鏡部分二者。根據本文所述的實施例，第二透鏡可以包括靜電透鏡部分、磁性透鏡部分、或靜電透鏡部分及磁性透鏡部分二者。針對第一及/或第二透鏡提供組合的靜電磁性透鏡（亦即，具有靜電透鏡部分與磁性透鏡部分）可以允許增加用於調整訊號帶電粒子束的自由度（更特定為拉莫爾旋轉）。
控制器1630可以經配置以用於獨立控制第一透鏡1612的激發及第二透鏡1616的激發。控制器1630可以允許獨立於藉由第二透鏡1616控制訊號帶電粒子束1102的聚焦、散焦、及/或形成，而藉由第一透鏡1612控制訊號帶電粒子束1102的聚焦、散焦、及/或形成。在次級帶電粒子成像系統的形貌偵測模式下，獨立控制第一透鏡1612的激發與第二透鏡1616的激發係提供訊號帶電粒子束1102的第一子射束穿過第一開口1653並藉由第一偵測元件1970偵測到，訊號帶電粒子束1102的中心子射束穿過中心開口1655並藉由中心偵測元件1950偵測到，以及訊號帶電粒子束1102的第二子射束穿過第二開口1657並藉由第二偵測元件1930偵測到。
根據可以與本文所述的其他實施例組合的實施例，控制器240可以經配置以藉由調適第一透鏡1612的激發與第二透鏡1616的激發來在形貌偵測模式與明場偵測模式之間切換。在第一時間點處，可以在控制器1630的控制下將第一透鏡1612的激發與第二透鏡1616的激發設定成第一配置，以在形貌偵測模式下成像訊號帶電粒子束1102。在第二時間點（例如，稍後的時間點）處，可以在控制器1630的控制下將第一透鏡1612的激發與第二透鏡1616的激發設定成第二配置，以在明場偵測模式下成像訊號帶電粒子束1102。因此，增強系統的靈活性。
根據可以與本文所述的其他實施例組合的實施例，次級帶電粒子成像系統可以經配置以藉由在第一位置5452與第二位置5454之間旋轉背向散射電子偵測器模組1400來分別在次級帶電粒子偵測模式與背向散射電子偵測模式之間進行切換。因此，進一步增強系統的靈活性。
相較於經配置以單獨根據形貌偵測模式或根據明場偵測模式進行操作的系統，具有經配置以在形貌偵測模式與明場偵測模式之間進行切換的控制器的優點係為可以藉由單一系統分析樣品的多個態樣（例如，與形貌資訊、樣品的缺陷、樣品的化學成分、及類似者有關）。
第1圖係圖示次級帶電粒子成像系統的簡化側視示意圖。根據本文所述的實施例，次級帶電粒子成像系統包括孔隙板。
孔隙板1650可以包括第一開口1653、中心開口1655、及/或第二開口1657。第一開口1653可以與第二開口1657間隔開。孔隙板1650可以佈置成平行於第一透鏡1612及/或第二透鏡1616，及/或與第一透鏡1612及/或第二透鏡1616間隔開。第一開口1653可以相對於直立方向形成於孔隙板的上部部分1650。中心開口1655可以形成於孔隙板1650的中心部分。可以在孔隙板1650的下部部分形成第二開口1657。孔隙板1650可以定義光學軸線1103。在實例中，孔隙板1650的中心與第一透鏡1612的中心之間的距離可以在40至200mm的範圍內。
孔隙板1650、第一透鏡1612、及/或第二透鏡1616可以平行於偵測器佈置1900所定義的平面。
除了第一開口1653、中心開口1655、及第二開口1657之外，孔隙板1650可以包括其他開口。舉例而言，孔隙板1650可以包括五個開口。第一開口1653、第二開口1657、及任何其他開口可以圍繞光學軸線1103定位，而使得孔隙板1650相對於光學軸線1103具有四重旋轉對稱性。第一開口1653、第二開口1657、及任何其他開口可以是相對於光學軸線1103徑向向外的開口。在實例中，中心開口1655的直徑或對應尺寸可以是1mm至4mm。在另一實例中，第一開口1653、第二開口1657、及/或其他開口的直徑或對應尺寸可以在3mm至15mm的範圍內。在又另一實例中，第一開口的中心與第二開口的中心之間的距離可以在4至15mm的範圍內。
孔隙板1650可以包含整數N個其他開口，其中第一開口1653、第二開口1657、及N個其他開口係圍繞孔隙板1650的光學軸線1103定位，而使得孔隙板1650相對於孔隙板1650的光學軸線1650具有N+2重的旋轉對稱性。
在又另一實例中，孔隙板可以具有5mm或以上的厚度（更特定言之，厚度可以是10mm至20mm）。孔隙板的厚度可以是沿著孔隙板的軸向方向及/或沿著平行於孔隙板所定義的光學軸線的方向的厚度。具有10mm至20mm的厚度可以增加訊號帶電粒子束的子射束的間隔。增加的間隔允許利用偵測器佈置，其中偵測元件（例如，第一偵測元件、第二偵測元件、及/或中央偵測元件）可以是具有直徑5mm的標準pin二極體。因此，可以提供偵測器佈置的可行設計。此外，鑑於孔隙板與偵測器佈置之間所產生的加速度場的穿透受到孔隙板的厚度的影響，減少的操作電壓是具有至少5mm的孔隙板的最小厚度的有利副作用。因此，可以提供更好的高電壓抗擾性、可靠性、及穩定性。
相對於次級帶電粒子束的傳播，孔隙板係佈置於偵測器佈置的上游。
第1圖係圖示次級帶電粒子成像系統的簡化側視示意圖。根據本文所述的實施例，次級帶電粒子成像系統包括一或更多個偏轉元件。
一或更多個偏轉元件可以經配置以影響訊號帶電粒子束1102。藉由提供一或更多個偏轉元件，隨著訊號帶電粒子束1102從樣品轉移至偵測器佈置1900，訊號帶電粒子所承載的資訊更容易保存。如圖所示，第一偏轉元件1720與第二偏轉元件1710可以佈置於射束彎折器1392與偵測器佈置1900之間。根據替代實施例，次級帶電粒子成像系統可以包括第一偏轉元件1720，而不包括第二偏轉元件1710，反之亦然，或者可以包括佈置於射束彎折器1392與偵測器佈置1900之間的附加偏轉元件。第三偏轉元件（未圖示）可以設置於射束彎折器1392與第二透鏡1616之間。可替代地，第三偏轉元件可以相對於訊號帶電粒子束1102設置於射束彎折器1392的上游。舉例而言，第三偏轉元件可以設置於本文所述的射束分離器與射束彎折器之間。第三偏轉元件改善偵測器佈置上的訊號帶電粒子束的對準及/或成像。因此，可以改善訊號產生，並因此改善對比度。改善的訊號產生可以導致更好的生產量（更特定為EBI應用）。第三偏轉元件可以是離開射束彎折器1392的訊號帶電粒子束1102所穿過的下一個偏轉元件。第三偏轉元件可以相對於訊號帶電粒子束1102直接佈置於射束彎折器1392或背向散射電子偵測器模組1400的下游。可替代地，第三偏轉元件可以設置於第一透鏡1612與偵測器裝置1900之間。如上所述，相較於例如定位於射束分離器與射束彎折器之間的第三偏轉元件（訊號帶電粒子束與初級帶電粒子束之間的分離不足），提供射束彎折器與第二透鏡之間或第一透鏡與偵測器佈置之間的第三偏轉元件的優點在於第三偏轉元件的潛在空間限制並沒有那麼嚴格。將第三偏轉元件佈置於射束分離器與射束彎折器之間可以提供針對訊號帶電粒子束的改善的反掃描。更特定言之，可以更容易補償相對於從視場的中心開始的訊號帶電粒子束的軸線的偏軸位置所發出的訊號帶電粒子束的偏離。
如第1圖所示，第二偏轉元件1710可以佈置於第一透鏡1612與第二透鏡1616之間。第二偏轉元件1710可以影響從第二透鏡1616行進至第一透鏡1612的訊號帶電粒子束1102。第一偏轉元件1720可以佈置於孔隙板1650與第一透鏡1612之間。第一偏轉元件1720可以影響從第一透鏡1612行進至孔隙板11650的訊號帶電粒子束1102。如第1圖所示，第一偏轉元件1720及/或第二偏轉元件1710可以與光學軸線1103對準。光學軸線1103可以縱向延伸通過第一偏轉元件1720及/或第二偏轉元件1710。
用於影響訊號帶電粒子束的偏轉元件（例如，第1圖所示的第一偏轉元件1720及/或第二偏轉元件1710）可以包括靜電偏轉部分及/或磁性偏轉部分。靜電偏轉部分可以包括靜電偶極、四極、或更高階的多極元件。磁性偏轉部分可以包括磁性偶極、四極、或更高階的多極元件。偏轉元件可以包括二個偏轉板，二個偏轉板係佈置於孔隙板所定義的光學軸線的相對側上，及/或佈置於訊號帶電粒子束的相對側上。為了沿著二個方向偏轉，可以提供二個垂直偶極場，或者可以提供二個偏轉器，而可以進行操作以允許一個偶極場可以取決於二個偏轉器的操作而旋轉。舉例而言，二個偏轉器的單獨場可以分別圍成70°至110°的角度（例如，90°）。如第1圖所示，第一偏轉元件1720及/或第二偏轉元件1710中之每一者可以包括二個偏轉板，以用於讓訊號帶電粒子束沿著第一方向偏轉。
用於影響訊號帶電粒子束的偏轉元件可以適用於（例如，在明場偵測模式下）將訊號帶電粒子束與孔隙板的光學軸線對準。附加或可替代地，偏轉元件（例如，本文所述的第三偏轉元件）可以適用於反掃描訊號帶電粒子束。訊號帶電粒子束可以在帶電粒子束裝置（初級帶電粒子束在樣品上掃描）中進行反掃描。在樣品上掃描初級帶電粒子束可能提供訊號帶電粒子束的不想要的偏轉，其中訊號帶電粒子束撞擊到偵測器佈置上的位置及/或訊號帶電粒子束相對於孔隙板的位置可以取決於在樣品上掃描的初級帶電粒子束的位置。此依賴性可能導致差的偵測品質與圖像模糊。訊號帶電粒子束的反掃描（例如，藉由第1圖所示的第一偏轉元件1720及/或藉由第二偏轉元件1710）可以補償由於掃描初級帶電粒子束而導致的訊號帶電粒子束的偏轉，及/或可以將訊號帶電粒子束與目標軸線（例如，孔隙板所定義的光學軸線）對準，而與在樣品上掃描的初級帶電粒子束的位置無關。因此，可以避免帶電訊號粒子束的離軸像差。訊號帶電粒子束的反掃描對於具有大視場的帶電粒子束裝置可能特別有利。根據可以與本文所述的其他實施例組合的實施例，帶電粒子束裝置的視場可以是500μm或以上。
為了利用偏轉元件進行帶電訊號粒子束的反掃描，可以將偏轉電壓施加至偏轉元件上。偏轉電壓可以與初級帶電粒子束的掃描同步，以補償初級帶電粒子束的掃描所導致的訊號帶電粒子束的偏轉。
經配置以反掃描訊號帶電粒子束的偏轉元件可以相對於訊號帶電粒子束佈置於孔隙板的上游、第一透鏡的上游、及/或第一透鏡與第二透鏡之間。相較於反掃描孔隙板的下游的訊號帶電粒子束，反掃描孔隙板的上游的訊號帶電粒子束的優點在於，訊號帶電粒子束可以更容易與目標軸線對準。此外，因為能量濾波器針對相對於光學軸線1103的訊號帶電粒子束的位置具有更高的靈敏度，所以在孔隙板的上游進行反掃描針對在孔隙板處設置能量濾波器的系統可能有利。
第1圖係圖示次級帶電粒子成像系統的簡化側視示意圖。根據本文所述的實施例，次級帶電粒子成像系統包括偵測器佈置。
偵測器佈置1900可以包括第一偵測元件1970、中心偵測元件1950、及/或第二偵測元件1930。第二偵測元件1930可以與第一偵測元件1970間隔開。第一偵測元件1970、中心偵測元件1950、及/或第二偵測元件1930可以藉由偵測器佈置1900的托持器支撐。托持器可以包括托持器板，第一偵測元件1970、中心偵測元件1950、及/或第二偵測元件1930可以附加於托持器板上。如第1圖所示，第一偵測元件1970、中心偵測元件1950、及/或第二偵測元件1930可以分別相對於直立方向佈置成偵測器佈置1900的上部部分、中心部分、及/或下部部分。第一偵測元件1970與第一開口1653可以佈置在包含光學軸線1102的參考平面的第一側上。第二偵測元件1930與第二開口1657可以佈置在參考平面的第二側上，其中第二側隙與第一側相反。
除了第一偵測元件1970、中心偵測元件1950、及第二偵測元件1930之外，偵測器佈置1900可以包括其他偵測元件。舉例而言，偵測器佈置1900可以包括五個偵測元件，及/或與設置於孔隙板1650中的開口的數量相同數量的偵測元件。偵測元件中之每一者可以與孔隙板1650中的一個對應開口相關聯。根據可以與本文所述的其他實施例組合的實施例，偵測器佈置1900包括整數N個其他偵測元件，整數N係為零或大於零。
偵測器佈置1900的偵測元件（例如，第一偵測元件1970、中心偵測元件1950、及/或第二偵測元件1930）可以例如是pin二極體偵測器或閃爍器偵測器。特定為針對EBI應用，期望高生產量，而導致需要非常快速的感測器。因此，可以使用pin二極體偵測器。可取得的頻寬可能取決於pin二極體偵測器的大小。可以利用1mm2或以下的感測器區域。
偵測器佈置1900的第一偵測元件1970、中心偵測元件1950、第二偵測元件1930、及/或其他偵測元件可以是空間上可以彼此分離的單獨偵測器。可以組合（例如，相減）偵測器佈置的偵測元件所取得的單獨訊號，以增強對比度。相較於例如彼此相鄰佈置的偵測元件（例如，分段的pin二極體），具有空間分離的偵測元件的優點在於，可以更容易克服與分離主動區段的pin二極體區域有關的問題（例如，充電、訊號損耗、串擾）。此外，空間分離的偵測元件更便宜、開發週期更短、感測器設計的靈活性得到改善、及/或上市時間更快。
第一偵測元件與第二偵測元件之間的距離可以在1至20mm的範圍內。第一偵測元件與中心偵測元件之間的距離可以在1mm至14mm的範圍內。
相較於例如明場偵測器，如本文所述的包括多個偵測元件的偵測器佈置1900提供針對樣品的形貌的改變（例如，物理缺陷所導致）的增強的靈敏度。多個偵測元件可以僅在樣品處的離開角度的特定範圍內收集次級帶電粒子。因此，可以提供經檢查的特徵及/或缺陷的增強的對比度（例如，用於缺陷檢查工具及檢視工具或是關鍵尺寸確定工具）。
偵測器佈置1900可以是整合的偵測器佈置。第一偵測元件1970、中心偵測元件1950、及/或第二偵測元件1930可以整合到偵測器佈置中。偵測器佈置1900的偵測元件可以在整合的偵測器佈置中彼此分離。偵測器佈置1900的偵測元件可以固定地定位於偵測器佈置1900內或偵測器佈置1900處。偵測器佈置1900的偵測元件可以固定至偵測器佈置1900的托持器或托持器板上。
第1圖係圖示次級帶電粒子成像系統的簡化側視示意圖。根據本文所述的實施例，次級帶電粒子成像系統包括訊號帶電粒子束1102及/或光學軸線1103。
光學軸線1103可以延伸通過孔隙板230的中心。就第1圖的繪圖平面而言，光學軸線1103沿著垂直於直立方向的水平（「左右」）方向延伸。如圖所示，訊號帶電粒子束1102可以沿著光學軸線1103行進。可替代或可附加地，光學軸線1103可以是次級帶電粒子光學裝置模組1600、孔隙板1650、及/或偵測器佈置1900的訊號帶電粒子束1102的光學軸線。
光學軸線1103可以延伸通過中心偵測元件1950。光學軸線1103可以是垂直於或基本上垂直於孔隙板1650所定義的平面、第一透鏡1612所定義的平面、及/或第二透鏡1616所定義的平面。術語「基本上垂直」可以指稱90度至110度之間的角度。光學軸線1103可以是孔隙板1650、第一透鏡1612、及/或第二透鏡1616的對稱軸線。光學軸線1103可以是孔隙板1650、第一透鏡1612、及/或第二透鏡1616的對稱軸線。
第2圖圖示根據本文所述的實施例的次級帶電粒子成像系統的簡化頂視示意圖。如第2圖所示，可以設置殼體2220。殼體2220可以針對訊號帶電粒子束1102提供真空容納及/或真空狀態。在較佳實施例中，殼體2220可以容納次級帶電粒子成像系統的至少一些元件（例如，射束彎折器1392、背向散射電子偵測器模組1400、及次級帶電粒子光學裝置模組1600）。因此，射束彎折器1392、背向散射電子偵測器托持器1450、背向散射電子偵測器元件1470、孔隙1460、及/或次級帶電粒子光學裝置模組1600可以佈置於殼體2220內。在較佳實施例中，射束彎折器1392係佈置於背向散射電子偵測器模組1400的上游，而背向散射電子偵測器模組1400又佈置於次級帶電粒子光學裝置模組1600的上游。
根據實施例，可以設置臂2420（例如，剛性臂）。臂2420可以連接及/或支撐背向散射電子偵測器托持器1450、背向散射電子偵測器元件1470、及/或孔隙1460。臂可以包括在背向散射電子偵測器模組1400中。在實例中，臂2420延伸進入殼體2220，延伸至殼體2220的外側，及/或延伸通過殼體2220的側邊。臂2420可以是可旋轉的。臂2420可以環繞軸線旋轉。軸線可以佈置於殼體2220的內側。軸線可以更靠近殼體2220的側邊，而不是靠近殼體2220的中心。因此，背向散射電子偵測器模組1400、背向散射電子偵測器托持器1450、孔隙1460、及/或背向散射電子偵測器元件1470可以環繞軸線旋轉。
第3圖圖示根據本文所述的實施例的背向散射電子偵測器模組與背向散射電子偵測器致動器模組的簡化側視示意圖。根據實施例，可以設置背向散射電子偵測器致動器模組3440、軸承模組3260、鉸鏈關節槽3424、鉸鏈關節銷3422、及/或可撓式外殼3430。
根據實施例，背向散射電子偵測器致動器模組3440經配置以用於致動（特定為移動，較佳為旋轉或傾斜）背向散射電子偵測器模組1400（例如，藉由致動臂2420）。背向散射電子偵測器致動器模組3440可以包括氣動致動器及/或機械致動器。在另一實例中，背向散射電子偵測器致動器模組3440包括第一限制阻擋器以及可選擇的第二限制阻擋器。第一限制阻擋器可以對應於第一角度位置5452。第二限制阻擋器可以對應於第二角度位置5454。在實例中，背向散射電子偵測器致動器模組3440藉由開關（例如，機械開關、氣動開關、或電子開關）操作。背向散射電子偵測器致動器模組3440可以經配置以用於將背向散射電子偵測器模組1400及/或臂2420在第一角度位置5452與第二角度位置5454之間旋轉。背向散射電子偵測器致動器模組3440可以耦接至、整合至、或包括在殼體2220、軸承模組3260、臂2420、及/或背向散射電子偵測器模組1400。背向散射電子偵測器致動器模組3440可以佈置於殼體2220及/或軸承模組3260的外側及/或外側面上；佈置成殼體2220、軸承模組3260、及/或臂2420的一部分；及/或佈置在臂2420的端部部分上。
根據實施例，臂2420包括鉸鏈關節銷3422。鉸鏈關節銷3422可以經配置以在鉸鏈關節槽3424內旋轉，及/或作為鉸鏈關節槽3424的一部分。鉸鏈關節槽3434可以連接至軸承模組3260及/或作為軸承模組3260的一部分。鉸鏈關節銷3433與鉸鏈關節槽3434可以作為用於臂2420及/或背向散射電子偵測器模組1400的旋轉及/或傾斜的鉸鏈關節及/或軸線。
根據實施例，可撓式外殼3430經配置以提供背向散射電子偵測器元件1470的真空容納及/或真空狀態。可撓式外殼3430可以經配置以維持鉸鏈關節銷3422、鉸鏈關節槽3424、及/或軸承模組3260處於大氣壓力、狀態、環境、及/或條件下。可撓式外殼3430可以在第一端部部分處以氣密或密封方式耦接、附接、及/或連接至殼體2220及/或軸承模組3260。可撓式外殼3430可以類似地在第二端部部分處以氣密或密封方式耦接、附接、及/或連接至臂2420（較佳為軸線及/或鉸鏈關節銷3422與背向散射電子偵測器元件1470、孔隙1460、及/或背向散射電子偵測器托持器1450之間）。在實例中，可撓式外殼3430係為軟管、波紋管、可撓式、及/或適合於真空使用。在又另一實例中，可撓式外殼3430係為可撓式波紋管，提供空氣與真空之間的密封，以維持鉸鏈關節銷3422與鉸鏈關節槽3424的移動部件或某些旋轉關節、及/或軸承模組3260的移動部件處於空氣側或大氣側，及/或背向散射電子偵測器元件1470處於真空側及/或外殼2220內側。可撓式外殼3430可以預拉伸（較佳為組裝狀態下預拉伸，以及較佳為軸向預拉伸）。預拉伸的可撓式外殼3430可以將力施加至臂2420及/或拉動臂2420，以抵靠軸承模組3260及/或殼體2220。可撓式外殼3430可以是適合於包圍臂2420、鉸鏈關節銷3422、鉸鏈關節槽3424、及/或背向散射電子偵測器模組1400的旋轉的軸線的至少一部分。
根據實施例，軸承模組3260係為軸向軸承。軸承模組3260可以經配置以支撐臂2420及/或背向散射電子偵測器模組1400。軸承模組3260及/或殼體2220可以向臂2420提供反作用力。反作用力可以小於可撓式外殼3430的預拉伸力，而在操作狀態及/或組裝狀態下由真空力提供平衡。在實例中，反作用力可以是40N或者在0N與100N之間。在另一實例中，預拉伸的可撓式外殼3430可以具有大於反作用力60N或更多的預拉伸力。
根據實施例，背向散射電子偵測器元件1470可以具有圓形、方形、或多邊形的橫截面及/或形狀。孔隙1460可以類似地具有圓形、方形、三角形、或多邊形的橫截面。
第4A圖及第4B圖係為根據本文所述的實施例的臂與鉸鏈關節的簡化偽3D表示圖。
根據實施例，鉸鏈關節銷3422及/或鉸鏈關節槽3424可以形成鉸鏈關節。鉸鏈關節槽3424可以在U形槽中。鉸鏈關節槽3424可以適合於向鉸鏈關節銷3422提供反作用力。鉸鏈關節槽可以佈置於軸承模組3260上。鉸鏈關節銷3422可以佈置於臂2420上。鉸鏈關節銷3422可以是複數個銷（例如，二個銷），及/或佈置於臂2420的直徑相對側上。類似地，鉸鏈關節槽3424可以是複數個槽（例如，二個槽），及/或分離至少等於直徑或臨界尺寸或臂2420的橫截面側的距離。鉸鏈關節銷3422可以包括臂2420上的連接角形或多邊形環。角形或多邊形環可以合適地作為針對鉸鏈關節槽3424的導引件、組裝導引件、及/或互補面。
第5A圖及第5B圖係為根據本文所述的實施例的第一角度位置與第二角度位置的背向散射電子偵測器模組的簡化側視示意圖。根據實施例，背向散射電子偵測器模組1400及/或臂2420可以是在第一角度位置5452與第二角度位置5454之間可切換的、可旋轉的、可傾斜的、及/或可移動的。在第一角度位置5452中，孔隙1460可以配置成可操作的，及/或背向散射電子偵測器元件1470可以配置成不可操作的。在第二角度位置5454中，背向散射電子偵測器元件1470可以配置成可操作的，及/或孔隙1460可以配置成不可操作的。第一角度位置5452可以在第一限制阻擋器及/或向上旋轉位置/向上傾斜位置處對應於臂2420及/或背向散射電子偵測器致動器模組3440。類似地，第二角度位置5454可以在第二限制阻擋器及/或向下旋轉位置/向下傾斜位置處對應於臂2420及/或背向散射電子偵測器致動器模組3440。第一角度位置5452與第二角度位置5454之間的角度距離及/或間隔可以是至少0度及/或小於10度（較佳為2至5度的範圍內）。旋轉可以環繞軸線。旋轉可以環繞鉸鏈關節銷3422。
第6A圖及第6B圖係為根據本文所述的實施例的第一角度位置與第二角度位置的背向散射電子偵測器模組的孔隙與背向散射電子偵測器元件的特寫簡化側視示意圖。根據實施例，可以存在射束彎折器屏蔽件。在實例中，射束彎折器屏蔽件6394係為高電壓屏蔽件。射束彎折器屏蔽件6394可以包括屏蔽件孔隙6396。屏蔽件孔隙6396可以具有圓形、方形、三角形、或多邊形的橫截面或形狀。屏蔽件孔隙6396可以與孔隙1460或背向散射電子偵測器元件1470具有類似或相同的橫截面。在實例中，如第6A圖及第6B圖所示，屏蔽件孔隙6396及/或孔隙1460具有三角形形狀。在實例中，屏蔽件孔隙6396與孔隙1460可以具有相同大小。在另一實例中，屏蔽件孔隙6396及/或孔隙1460中之至少一者具有圓形形狀，而另一者具有三角形形狀。
像差可以發生在用於偏轉訊號帶電粒子束1102的射束彎折器1392（例如，扇形射束彎折器）中。舉例而言，電場的六極分量可能引入穿過扇形射束彎折器1392的訊號帶電粒子束（例如，次級電子束）中的3重像差。隨著扇形射束彎折器1392內側的訊號帶電粒子束1102的寬度增加，六極分量的量的增加造成訊號帶電粒子束1102變形。具有基本上三角形形狀（例如，等腰三角形的形狀）的用於訊號帶電粒子束1102的通路區域的孔隙（例如，屏蔽件孔隙6396或孔隙1460）可以減少邊緣場的六極分量或者減少訊號帶電粒子束1102上的六極像差。具有基本上圓形形狀（例如，圓形的形狀）的用於訊號帶電粒子束1102的通路區域的孔隙（例如，屏蔽件孔隙6396或孔隙1460）可以減少或最小化不希望的偏轉場的影響（例如，來自扇形射束彎折器1392）。
在可以與本文所述的其他實施例組合的較佳實施例中，屏蔽件孔隙6396可以在孔隙1460的上游。屏蔽件孔隙6396可以是三角形形狀。孔隙1460可以是圓形形狀。可替代地，定位於射束彎折器1392的下游側的屏蔽件孔隙6396及/或孔隙1460中之至少一者可以具有兩側，面向射束彎折器1392的第一側係為基本上圓形形狀，背向射束彎折器1392的第二側係為基本上三角形形狀。
在一些實施例中，屏蔽件孔隙6396可以在孔隙1460的上游。屏蔽件孔隙6396可以具有用於訊號帶電粒子束的基本上三角形形狀的通路區域。因此，屏蔽件孔隙6396的三角形形狀可以最小化邊緣電場的六極分量。孔隙1460可以在屏蔽件孔隙6396的下游。孔隙1460可以具有用於訊號帶電粒子束1102的基本上圓形形狀的通路區域。孔隙1460的圓形形狀可以最小化邊緣電場對於訊號帶電粒子束1102的影響。可替代地，孔隙1460可以具有基本上三角形形狀的通路區域，以最小化邊緣電場的六極分量對於訊號帶電粒子束1102的影響。可替代或可附加地，屏蔽件孔隙6396可以具有用於訊號帶電粒子束1102的基本上圓形形狀的通路區域。屏蔽件孔隙6396的圓形形狀可以最小化邊緣電場對於訊號帶電粒子束1102的影響。在可以與本文所述的其他實施例組合的較佳實施例中，孔隙1460具有基本上三角形形狀，屏蔽件孔隙6396具有基本上三角形形狀，而背向散射電子偵測器元件1470具有基本上圓形形狀。
在另一實例中，背向散射電子偵測器元件1470的圓形形狀的直徑係相同於、小於、或大於孔隙1460或屏蔽件孔隙6396的尺寸或高度。第一角度位置5452可以對應於孔隙1460的操作，或者對應於次級電子偵測模式。第二位置5454可以對應於背向散射電子偵測器元件1470的操作，或者對應於背向散射電子偵測模式。第一角度位置5452與第二角度位置5454係理解為角度位置的二種可能順序中之一者，亦可能是等同而相反的順序（相關元件、部件、操作、及效果的相應反轉）。
第7圖圖示根據本文所述的實施例的帶電粒子束裝置的簡化側視示意圖。在實例中，帶電粒子束裝置可以是掃描電子顯微鏡。在進一步實例中，帶電粒子束裝置可以是多射束裝置。帶電粒子束裝置可以包括帶電粒子束發射器、射束分離器、及/或物鏡。
根據實施例，射束發射器7310係用於發射初級帶電粒子束7101。射束發射器7310可以是例如電子槍。帶電粒子束裝置可以包括物鏡7370，以用於將初級帶電粒子束7101聚焦到樣品7350上。帶電粒子束裝置可以包括射束分離器7330，以用於將初級帶電粒子束7101與從樣品7350發出的訊號帶電粒子束1102分離。帶電粒子束裝置可以包括根據本文所述的實施例的次級帶電粒子成像系統。相對於訊號帶電粒子束1102的傳播，次級帶電粒子成像系統可以佈置於射束分離器7330的下游。
如第7圖所示，從射束發射器7310發射的初級帶電粒子束7101可以從射束發射器7310行進至射束分離器7330。如進一步圖示，初級帶電粒子束7101可以在射束分離器7330中偏轉。如進一步圖示，初級帶電粒子束7101可以從射束分離器7330行進至物鏡7370，物鏡7370適用於將初級帶電粒子束7101聚焦到樣品7350上。根據第7圖所示的示例性實施例，在從射束分離器7330經由物鏡7370行進至樣品7350時，初級帶電粒子束7101沿著物鏡7370所定義的光學軸線行進。在將初級帶電粒子束7101撞擊到樣品7350之後，產生訊號帶電粒子束1102。如第7圖所示，訊號帶電粒子束1102可以從樣品7350行進至射束分離器7330，其中訊號帶電粒子束1102可以沿著與初級帶電粒子束7101相反的方向行進。射束分離器7330係作用於初級帶電粒子束7101上，以及作用於訊號帶電粒子束1102上，並且適用於將初級帶電粒子束7101與訊號帶電粒子束1102分離。如圖所示，訊號帶電粒子束1102可以在射束分離器7330中偏轉。偏轉可以使得離開射束分離器的訊號帶電粒子束被引導遠離初級帶電粒子束7101。訊號帶電粒子束1102從射束分離器7330行進至次級帶電粒子成像系統。
射束分離器7330可以包括適用於產生磁場的磁性射束分離部分（例如，包括一或更多個線圈）。附加或可替代地，射束分離器7330可以包括適用於產生電場的靜電射束分離部分（例如，包括一或更多個電極）。電場及/或磁場可以作用於初級帶電粒子束7101上，及/或作用於穿過射束分離器7330的訊號帶電粒子束1102上。在磁場及/或電場的影響下，初級帶電粒子束7101與訊號帶電粒子束1102可以在射束分離器7330中偏轉。
帶電粒子束裝置可以進一步包括下列至少之一者：平台，其中平台可以相對於物鏡7370移動，以用於改變工作距離；採樣電壓源，適用於改變初級帶電粒子束7101的著陸能量；一或更多個鄰近電極，適用於改變作用於訊號帶電粒子束1102上的提取場的強度；磁性物鏡部分，包括在物鏡7370中，適用於產生磁場。如以上進一步描述，在控制器1630的作用下，訊號帶電粒子束1102可以映射至孔隙板1650上（例如，在形貌偵測模式或明場偵測模式下），而獨立於至少一個第一操作參數的變化及/或獨立於至少一個第二操作參數的變化。
第7圖所示的帶電粒子束裝置包括根據本文所述的實施例的次級帶電粒子成像系統。如上所述，第7圖所示的次級帶電粒子成像系統包括射束彎折器1392。如以上進一步討論，藉由射束分離器7330將訊號帶電粒子束1102引導遠離初級帶電粒子束7101。如第7圖所示，射束彎折器1392可以將訊號帶電粒子束1102引導遠離初級帶電粒子束7101。
第8圖係為根據本文所述的實施例的用於操作次級帶電粒子成像系統的方法圖。根據一個實施例，提供一種操作次級帶電粒子成像系統的方法。例如操作802所示，該方法包括以下步驟：環繞軸線而在第一角度位置5452與第二角度位置5454之間旋轉背向散射電子偵測器模組。在實施例中，可以藉由旋轉背向散射電子偵測器模組1400來提供第一操作模式與第二操作模式。在第一操作模式中，訊號電子或訊號帶電粒子束1102可以穿過背向散射電子偵測器模組1400。在第二操作模式中，訊號電子或訊號帶電粒子束1102可以撞擊背向散射電子偵測器模組1400的背向散射電子偵測器元件1470。
藉由本文所述的實施例可以實現下列優點中之至少一者。背向散射電子偵測器可以移動進入及移動離開光學軸線。當背向散射電子偵測器移動離開光學軸線時，可以使用具有次級電子光學裝置的習知次級電子偵測器。舉例而言，藉由將背向散射電子偵測器放置在次級電子光學裝置之前，效率（更特定為偵測效率）改善多達30％（取決於所涉及的著陸能量）。
背向散射電子偵測的效率可以與沒有次級電子光學裝置的單一射束系統比較。另一優點在於，多射束系統可以與背向散射電子偵測能力進行組合。可以針對單一射束模式、多射束系統、或具有次級電子光學裝置的單一射束系統提供軸向背向散射電子偵測。次級電子光學裝置針對多射束系統特別有利。可以利用簡單的機械切換在一個柱中偵測軸向次級電子與背向散射電子。多射束柱可以使用背向散射電子偵測而用於偵測缺陷。特定優點在於，可以利用簡單的方式在單一射束模式、次級電子偵測模式、及背向散射電子偵測模式下使用多射束柱。另一特定優點在於，傾斜或旋轉運動概念允許柱的內側（尤其是柱的外側）的最小空間要求。最小化柱的外側與殼體的內側所需要的空間。相較於線性致動運動，傾斜或旋轉概念中所需要的空間更少。進一步優點在於，藉由將偵測器放置在射束彎折器之後，可以最佳化偵測效率與可接近性。初級射束附近的空間可能特別狹窄。又另一優點在於，在射束彎折器之後的點處，電子束可以具有最小的橫截面。較小的橫截面允許良好的偵測效率。此外，移動部件係在真空容納的外側，而避免污染。此概念對於電子束檢查及電子束遮罩檢查可能有利。
以下描述進一步實施例。
根據第一實施例，存在一種次級帶電粒子成像系統，包括背向散射電子偵測器模組，其中背向散射電子偵測器模組可以環繞軸線而在第一角度位置5452與第二角度位置5454之間旋轉。
根據第二實施例，存在根據第一實施例的次級帶電粒子成像系統，其中背向散射電子偵測器模組包括背向散射電子偵測器元件1470。
根據第三實施例，存在根據第二實施例的次級帶電粒子成像系統，其中背向散射電子偵測器模組包括孔隙1460。
根據第四實施例，存在根據第二實施例或第三實施例的次級帶電粒子成像系統，進一步包括射束彎折器1392。
根據第五實施例，存在根據第二實施例至第四實施例中之任一者的次級帶電粒子成像系統，其中在第一角度位置5452中，孔隙1460係佈置於訊號帶電粒子束1102的光學軸線1103上。
根據第六實施例，存在根據第四實施例或第五實施例的次級帶電粒子成像系統，其中在第一角度位置5452中，孔隙1460係佈置於射束彎折器1392與透鏡系統1610之間。
根據第七實施例，存在根據第三實施例至第六實施例中之任一者的次級帶電粒子成像系統，其中在第一角度位置5452中，孔隙1460經配置以允許訊號帶電粒子束1102穿過孔隙1460。
根據第八實施例，存在根據第一實施例至第七實施例中之任一者的次級帶電粒子成像系統，其中在第一角度位置5452中，次級帶電粒子成像系統經配置以偵測次級電子。
根據第九實施例，存在根據第二實施例至第八實施例中之任一者的次級帶電粒子成像系統，其中在第二角度位置5454中，背向散射電子偵測器元件1470係佈置於訊號帶電粒子束1102的光學軸線1103上。
根據第十實施例，存在根據第三實施例至第九實施例中之任一者的次級帶電粒子成像系統，其中在第二角度位置5454中，背向散射電子偵測器元件1470係佈置於射束彎折器1392與透鏡系統1610之間。
根據第十一實施例，存在根據第二實施例至第十實施例中之任一者的次級帶電粒子成像系統，其中在第二角度位置5454中，背向散射電子偵測器元件1460經配置以收集訊號帶電粒子束1102的背向散射電子。
根據第十二實施例，存在根據第一實施例至第十一實施例中之任一者的次級帶電粒子成像系統，其中在第二角度位置5454中，次級帶電粒子成像系統經配置以用於偵測背向散射電子。
根據第十三實施例，存在根據第二實施例至第十二實施例中之任一者的次級帶電粒子成像系統，其中在第二角度位置5454中，背向散射電子偵測器元件1470係佈置於訊號帶電粒子束1102的最小橫截面的一點處，或者佈置成與訊號帶電粒子束1102的最小橫截面的該點相鄰。
根據第十四實施例，存在根據第一實施例至第十三實施例中之任一者的次級帶電粒子成像系統，進一步包括背向散射電子偵測器致動器模組3440。
根據第十五實施例，存在根據第十四實施例的次級帶電粒子成像系統，其中背向散射電子偵測器致動器模組3440包括第一限制阻擋器與第二限制阻擋器。
根據第十六實施例，存在根據第十五實施例的次級帶電粒子成像系統，其中第一限制阻擋器處的背向散射電子模組係在第一角度位置5452處，且其中第二限制阻擋器處的背向散射電子模組係在第二角度位置5454處。
根據第十七實施例，存在根據第十四實施例至第十六實施例中之任一者的次級帶電粒子成像系統，其中背向散射電子偵測器致動器模組3440經配置以用於在第一角度位置5452與第二角度位置5454之間旋轉背向散射電子偵測器模組。
根據第十八實施例，存在根據第一實施例至第十七實施例中之任一者的次級帶電粒子成像系統，其中背向散射電子模組包括臂2420，且其中臂2420包括在軸線處的鉸鏈關節銷3422。
根據第十九實施例，存在根據第一實施例至第十八實施例中之任一者的次級帶電粒子成像系統，進一步包括可撓式外殼3430。
根據第二十實施例，存在根據第二實施例、第十八實施例、及第十九實施例的次級帶電粒子成像系統，其中可撓式外殼3430在第一端部部分處氣密式耦接至鉸鏈連接銷3422與背向散射電子偵測器元件1470之間的臂2420。
根據第二十一實施例，存在根據第二實施例、第十八實施例、及第十九實施例的次級帶電粒子成像系統，其中可撓式外殼3430在第二端部部分處氣密式耦接至殼體2220。
根據第二十二實施例，存在根據第十九實施例至第二十一實施例中之任一者的次級帶電粒子成像系統，其中可撓式外殼3430係為可撓式軟管或波紋管。
根據第二十三實施例，存在根據第十九實施例至第二十二實施例中之任一者的次級帶電粒子成像系統，其中可撓式外殼3430經配置以將背向散射電子偵測器元件1470維持在真空條件下，以及將鉸鏈關節3422、3424維持在大氣條件下。
根據第二十四實施例，存在根據第一實施例至第二十三實施例中之任一者的次級帶電粒子成像系統，其中第一角度位置5452與第二角度位置5454的角度間隔係小於10度。
根據第二十五實施例，存在一種帶電粒子束裝置，包括根據第一實施例至第二十四實施例中之任一者的次級帶電粒子成像系統。
根據第二十六實施例，存在根據第二十五實施例的帶電粒子束裝置，其中帶電粒子束裝置係為多射束帶電粒子束裝置。
根據第二十七實施例，存在一種操作次級帶電粒子成像系統的方法，包括以下步驟：使背向散射電子偵測器模組環繞軸線而在第一角度位置5452與第二角度位置5454之間旋轉802。
802:操作 1102:訊號帶電粒子束 1103:光學軸線 1392:射束彎折器 1400:背向散射電子偵測器模組 1450:背向散射電子偵測器托持器 1460:孔隙 1470:背向散射電子偵測器元件 1600:次級帶電粒子光學裝置模組 1610:透鏡系統 1612:第一透鏡 1614:第一磁性透鏡部分 1616:第二透鏡 1618:第二磁性透鏡部分 1630:控制器 1650:孔隙板 1653:第一開口 1655:中心開口 1657:第二開口 1710:第二偏轉元件 1720:第一偏轉元件 1900:偵測器佈置 1930:第二偵測元件 1950:中心偵測元件 1970:第一偵測元件 2220:殼體 2420:臂 3260:軸承模組 3422:鉸鏈關節銷 3424:鉸鏈關節槽 3430:可撓式外殼 3440:背向散射電子偵測器致動器模組 5452:第一角度位置 5454:第二角度位置 6394:射束彎折器屏蔽件 6396:屏蔽件孔隙 7101:初級帶電粒子束 7310:射束發射器 7330:射束分離器 7350:樣品 7370:物鏡
下面將參照圖式描述細節，其中：
第1圖係為根據本文所述的實施例的次級帶電粒子成像系統的簡化側視示意圖，
第2圖係為根據本文所述的實施例的次級帶電粒子成像系統的簡化頂視示意圖，
第3圖係為根據本文所述的實施例的背向散射電子偵測器模組與背向散射電子偵測器致動器模組的簡化側視示意圖，
第4A圖及第4B圖係為根據本文所述的實施例的具有機械鉸鏈關節的臂的簡化偽3D表示圖，臂係作為背向散射電子偵測器模組，
第5A圖及第5B圖係為根據本文所述的實施例的第一角度位置與第二角度位置的背向散射電子偵測器模組的簡化側視示意圖，
第6A圖及第6B圖係為根據本文所述的實施例的第一角度位置與第二角度位置的背向散射電子偵測器模組的孔隙與背向散射電子偵測器元件的特寫簡化側視示意圖，
第7圖係為根據本文所述的實施例的帶電粒子束裝置的簡化側視示意圖，以及
第8圖係為根據本文所述的實施例的用於操作次級帶電粒子成像系統的方法圖。
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
1400:背向散射電子偵測器模組
1450:背向散射電子偵測器托持器
1460:孔隙
1470:背向散射電子偵測器元件
2420:臂
3260:軸承模組
3422:鉸鏈關節銷
3424:鉸鏈關節槽
3430:可撓式外殼
3440:背向散射電子偵測器致動器模組

Claims (25)

  1. 一種次級帶電粒子成像系統，包含：一背向散射電子偵測器模組，經配置以收集及/或偵測一訊號帶電粒子束的背向散射電子，該背向散射電子偵測器模組包括一背向散射電子偵測器元件；以及一次級帶電粒子光學模組，經配置以針對該訊號帶電粒子束進行成形、聚焦、及/或散焦；其中該背向散射電子偵測器模組沿著該次級帶電粒子光學模組的上游的一光學軸線佈置，以及其中該背向散射電子偵測器模組可以環繞一軸線而在該訊號帶電粒子束可以通過該背向散射電子偵測器模組的一第一角度位置與該背向散射電子偵測器元件對準該光學軸線的一第二角度位置之間旋轉。
  2. 如請求項1所述的次級帶電粒子成像系統，其中該背向散射電子偵測器模組包含一孔隙。
  3. 如請求項2所述的次級帶電粒子成像系統，其中該孔隙係佈置在該第一角度位置中的該訊號帶電粒子束的該光學軸線上。
  4. 如請求項2所述的次級帶電粒子成像系統，其中在該第一角度位置中，該孔隙係佈置在一射束彎折器與該次級帶電粒子光學模組之間。
  5. 如請求項2所述的次級帶電粒子成像系統，其中該孔隙經配置以允許該訊號帶電粒子束在該第一角度位置中通過該孔隙。
  6. 如請求項1所述的次級帶電粒子成像系統，進一步包含一射束彎折器。
  7. 請求項6所述的次級帶電粒子成像系統，其中在該第二角度位置中，該背向散射電子偵測器元件係佈置在該射束彎折器與該次級帶電粒子光學模組之間。
  8. 如請求項1所述的次級帶電粒子成像系統，其中該次級帶電粒子成像系統經配置以用於偵測在該第一角度位置中的次級電子。
  9. 如請求項1所述的次級帶電粒子成像系統，其中該背向散射電子偵測器元件經配置以在該第二角度位置收集該訊號帶電粒子束的背向散射電子。
  10. 如請求項1所述的次級帶電粒子成像系統，其中該次級帶電粒子成像系統經配置以用於偵測在該第二角度位置中的背向散射電子。
  11. 如請求項1所述的次級帶電粒子成像系統，其中該背向散射電子偵測器元件係佈置在該第二角度位置上的該訊號帶電粒子束的最小橫截面的一點處或者佈置成與該訊號帶電粒子束的最小橫截面的該點相鄰。
  12. 如請求項1所述的次級帶電粒子成像系統，進一步包含一背向散射電子偵測器致動器模組。
  13. 如請求項12所述的次級帶電粒子成像系統，其中該背向散射電子偵測器致動器模組包含一第一限制阻擋器和一第二限制阻擋器。
  14. 如請求項13所述的次級帶電粒子成像系統， 其中該第一限制阻擋器處的該背向散射電子偵測器模組係在該第一角度位置處，且其中該第二限制阻擋器處的該背向散射電子偵測器模組係在該第二角度位置處。
  15. 如請求項12所述的次級帶電粒子成像系統，其中該背向散射電子偵測器致動器模組經配置以用於在該第一角度位置與該第二角度位置之間旋轉該背向散射電子偵測器模組。
  16. 如請求項1所述的次級帶電粒子成像系統，其中該背向散射電子模組包含一臂，且其中該臂包含在一軸線處的一鉸鏈關節銷。
  17. 如請求項1所述的次級帶電粒子成像系統，進一步包含一可撓式外殼。
  18. 如請求項17所述的次級帶電粒子成像系統，其中該背向散射電子模組包含在一軸線上具有一鉸鏈關節銷的一臂，以及該可撓式外殼(3430)係在該鉸鏈關節銷與該背向散射電子偵測器元件之間在一第一端部部分處氣密式耦接至該臂。
  19. 如請求項17所述的次級帶電粒子成像系統，其中該可撓式外殼係在一第二端部部分處氣密式耦接至一殼體。
  20. 如請求項17所述的次級帶電粒子成像系統，其中該可撓式外殼係為一可撓式軟管或波紋管。
  21. 如請求項17所述的次級帶電粒子成像系統，其中該可撓式外殼經配置以將該背向散射電子偵測器元 件維持在真空條件下，以及將一臂的一鉸鏈關節維持在大氣條件下。
  22. 如請求項1所述的次級帶電粒子成像系統，其中該第一角度位置與該第二角度位置的一角度間隔係小於10度。
  23. 一種帶電粒子束裝置，包含如請求項1所述的次級帶電粒子成像系統。
  24. 如請求項23所述的帶電粒子束裝置，其中該帶電粒子束裝置係為一多射束帶電粒子束裝置。
  25. 一種操作一次級帶電粒子成像系統的方法，包含以下步驟：在一背向散射電子偵測器模組處接收一訊號帶電粒子束，其中該背向散射電子偵測器模組係在一第一角度位置中；以及使該背向散射電子偵測器模組環繞一軸線而在該第一角度位置與一第二角度位置之間旋轉，其中在該第二角度位置中，該背向散射電子偵測器模組的一背向散射電子偵測器元件係與該訊號帶電粒子束對準，以偵測該訊號帶電粒子束中的背向散射電子；其中在該第一角度位置中，該訊號帶電粒子束通過該背向散射電子偵測器模組而到達一次級帶電粒子光學模組，而在該第二角度位置中，該訊號帶電粒子束並未通過該背向散射電子偵測器模組而到達該次級帶電粒子光學模組。
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