TWI779168B - 使用多束帶電粒子柱檢查樣品表面之設備與方法 - Google Patents
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Abstract
用於檢查一樣品之一表面的設備與方法。該設備包含一多束帶電粒子柱，該多束帶電粒子柱包含用以產生被導向該樣品的多個初級束的源；一物鏡，用於將該等初級束聚焦於該樣品上；一電子-光子轉換器單元，包含電子至光子轉換器部分之一陣列，每一部分皆位於等於該等初級束在該電子-光子轉換器單元處的間距的距離內，並與一初級束相鄰；一光子傳輸單元，用於將光從該等電子至光子轉換器部分傳輸至一光子檢測器；以及一電子收集單元，用於將該樣品中產生的次級電子導往該電子-光子轉換器單元。該電子收集單元設以將由該等初級束中之一初級束在該樣品中產生的次級電子投射至該等電子至光子轉換器部分中之至少一電子至光子轉換器部分。
Description
本發明係關於一種使用多束帶電粒子柱檢查樣品表面之設備與方法。
積體電路生產製程的其中一個例行步驟是檢查圖案化表面，特別是在啟動新設計之時。對整個300mm晶圓的大部分進行成像，以檢查圖案的缺陷以及嵌入圖案或在晶圓頂部的顆粒。目前，這種檢查是在專用儀器中以高產率光學顯微鏡進行。
隨著微影術的進步，儀器需要檢測越來越小的缺陷和顆粒。問題是當顆粒尺寸減小時，來自顆粒的光散射迅速減少，因此訊號與背景（和雜訊）的比率正在降低。
為了解決這個問題，電子束檢查機已被使用，並且出於某些目的仍在使用。電子束檢查機可以具有比光學系統遠更高的解析度。然而，電子束檢查機受限於電子束檢查機可以檢查晶圓的速度。為了提高速度，多束電子束系統已被提出。
US 2007/0272856描述一種檢查一樣品表面的方法和設備。該方法包含以下步驟：產生被導向該樣品表面的複數個初級束；將該複數個初級束聚焦於該樣品表面上的相應位置；在該等初級束入射時收集源自該樣品表面的帶電粒子的複數個次級束；將收集的該等次級束中之至少一次級束轉換成一光束；以及檢測該光束。該專利公開中描述的設備包含具有螢光材料的螢幕，該螢幕位於用於產生複數個初級束的發射器與該樣品表面之間，該等初級束聚焦於該螢幕的水平，並且該螢幕被構造成使得該等初級束可以穿過該螢幕中的通孔。來自該樣品表面的該等次級束被從該樣品表面導往該螢幕，並在該螢幕上散焦，以提供覆蓋該螢幕中的該等孔周圍的區域的光點。在該等光點處，該等次級束被轉換成光束，然後該等光束通過自由空間成像於光檢測器所在的平面上。
US2007/0272856中描述的系統的缺點在於螢幕上的次級束的光點相對較大並且相鄰的次級束的光點部分重疊。另外，相對較大的光點成像到光檢測器上，這導致檢測器上產生相對較大的光點。因此，樣品表面上的初級束的間距相對較大。
該系統的另一個缺點在於光束經由一光學透鏡通過自由空間成像到光檢測器上。通常，該光學透鏡被配置成與該等初級束的陣列相鄰，使得該光學透鏡不會遮住該等初級束的軌跡。因此，該光學透鏡被配置成遠離螢光材料螢幕，其中該等次級電子在該螢光材料螢幕被轉換成光，而且該透鏡的數值孔徑和以此方式得到的聚光能力相對較小，從而使得該等次級電子的檢測效率低。
本發明的目的是至少部分解決上述缺點中的至少一缺點及/或提供替代的檢查設備，以允許高產率的樣品檢查，特別是半導體晶圓的檢查。
依據第一態樣，提供了一種用於檢查一樣品之一表面的多束帶電粒子柱，該多束帶電粒子柱包含：
一個或多個發射器，設以產生沿著軌跡被導向該樣品的該表面的多個初級帶電粒子束，
一物鏡單元，用於將該多個初級帶電粒子束聚焦於該樣品上，
一電子-光子轉換器單元，包含複數個電子至光子轉換器部分，其中該複數個電子至光子轉換器部分中之至少一電子至光子轉換器部分與該初級帶電粒子束之該軌跡相鄰並且其中該至少一電子至光子轉換器部分位於等於該等初級帶電粒子束的該等軌跡在該電子-光子轉換器單元處的間距的距離內，
一光子傳輸單元，用於將光從該電子至光子轉換器部分傳輸至一光檢測器，以及
一電子收集單元，包含多孔板，用於將初級帶電粒子束入射時在樣品中產生的次級電子導往該電子-光子轉換器單元的該等電子至光子轉換器部分，其中該電子收集單元設以將由該等初級帶電粒子束中之一初級帶電粒子束在該樣品中產生的次級電子投射至相對於該等初級帶電粒子束中之該初級帶電粒子束之軌跡位於一側之該等電子至光子轉換器部分中之至少一電子至光子轉換器部分。
依據本發明的實施例，由該等初級帶電粒子束中之一初級帶電粒子束在該樣品中產生的次級電子被引導到相對於該等初級帶電粒子束中之該初級帶電粒子束在一側的位置。藉由設置電子收集單元以將該等次級電子投射到相對於產生該等次級電子的該初級帶電粒子束在一側的位置，可以至少基本上防止由該多個初級帶電粒子束產生的該等次級電子重疊，特別是當設置該電子收集單元用於相對於在該樣品中產生該等次級電子的相應初級帶電粒子束全在同一側投射該等次級電子時。在較佳實施例中，由該等初級帶電粒子束中之該初級帶電粒子束在該樣品中產生的該等次級電子被引導到與該等初級帶電粒子束中之該初級帶電粒子束的軌跡相鄰或鄰近的電子至光子轉換器部分上。
依據本發明的實施例，將該至少一電子至光子轉換器部分設置為位在等於該等初級帶電粒子束的軌跡在該電子-光子轉換器單元處的間距的距離內。因此，可以將該至少一電子至光子轉換器部分配置及/或適配在該等初級帶電粒子束的兩個相鄰的軌跡之間。
應注意的是，在US 2007/0272856中描述的設備中，來自該樣品的該等次級束被導往螢幕並在該螢幕上散焦以提供覆蓋該螢幕中的孔周圍的區域的光點。與現有技術中的配置相反的是，依據本發明實施例的電子收集單元被配置用於將該等次級電子投射到與該初級帶電粒子束相鄰的一側。在本發明實施例的設備中，可以防止來自相鄰的初級帶電粒子束的次級電子的光點重疊，此舉使得檢測和區分來自相鄰的初級帶電粒子束的次級電子更為容易。因此，來自樣品表面的次級電子的檢測和評估可以更快，從而可以更快地檢查樣品表面，以提高樣品檢查的產率。
還應注意的是，在WO 2016/036246描述的設備中，將多感測器檢測器系統配置於在與該等初級電子束的光軸垂直的方向上與主電子束陣列間隔開的位置。依據本發明的實施例，該電子-光子轉換器單元包含電子至光子轉換器部分的陣列，其中每個電子至光子轉換器部分皆與該初級帶電粒子束相鄰並位於等於該等初級帶電粒子束在該電子-光子轉換器單元處的間距的距離內。在本發明實施例的設備中，該等電子至光子轉換器部分被配置於靠近該等初級帶電粒子束。較佳的是，該電子至光子轉換器部分的陣列中之至少一電子至光子轉換器部分被配置在兩個相鄰的初級帶電粒子束之間。藉由將每個電子至光子轉換器部分配置成靠近初級束或甚至在兩個相鄰的初級束之間可以減小該多束帶電粒子柱的寬度，此舉使得將多個多束帶電粒子柱配置成彼此靠近及在該樣品上方的某個區域內配置更多的多束帶電粒子柱更為容易。因此，可以更快地檢查樣品的表面，從而提高樣品檢查的產率。
可以使用自由空間光學成像將光從該電子至光子轉換器部分傳輸到光檢測器，例如US 2007/0272856中所述，或者將光檢測器直接配置在該電子至光子轉換器部分上方或頂部上。當將光檢測器直接配置在該電子至光子轉換器部分上方或頂部上時，該光子傳輸單元不需要具有額外的或單獨的組件，並且基本上是由該等電子至光子轉換器部分的陣列和光子檢測器的架構所建立。
在一實施例中，該光子傳輸單元包含複數條光纖。在一實施例中，該複數條光纖中之至少一光纖具有一第一端，其中該第一端與該等電子至光子轉換器部分中之一電子至光子轉換器部分相鄰或連接，用於將來自該電子至光子轉換器部分的光耦入該光纖中。在一實施例中，該複數條光纖中之至少一光纖具有一第二端，其中該第二端設以將來自該光纖的光投射到該光子檢測器或光檢測器上。在一實施例中，至少該光纖陣列中之該至少一光纖之該第一端位於該多個初級帶電粒子束的兩個相鄰的初級帶電粒子束的軌跡之間。
在一實施例中，該複數條光纖中之至少一光纖至少部分塗有一光反射層。當使用塗有光反射層的光纖時，光纖的接收錐不受全內反射條件的限制，而且接收錐可以遠較大。接收錐表示相對於光纖縱軸光子可以進入光纖使得光子將沿光纖傳送的所有角度。當使用具有光反射塗層的光纖時，光可進入光纖以使光沿光纖傳播的最大角度遠較大。這種光反射層的一個實例是鏡面塗層，例如使用可以藉由介電質塗層增強的鋁塗層。
在一實施例中，該複數條光纖中之至少一光纖朝向該第一端逐漸變細。在一實施例中，相對於該至少一光纖之中心軸以介於10°與90°之間的角度切割該至少一光纖的該第一端。當使用錐形光纖時，光纖可以更容易地被插入該多束帶電粒子柱的該等初級帶電粒子束的軌跡之間並被配置於該多束帶電粒子柱的該等初級帶電粒子束的軌跡旁邊。
在一實施例中，該複數個電子至光子轉換器部分中之至少一電子至光子轉換器部分被配置於該多個初級帶電粒子束的兩個相鄰的初級帶電粒子束的軌跡之間。因此，該實施例有利地利用了兩個相鄰的初級帶電粒子束的軌跡之間的區域來將該電子至光子轉換器部分配置於該複數個初級帶電粒子束內部。此舉提供了非常小型的多束帶電粒子柱及/或允許配置至少兩個彼此靠近的多束帶電粒子柱來檢查樣品表面的相鄰部分。
在一實施例中，該複數個電子至光子轉換器部分包含複數條發光材料，其中該複數條中之至少一條與初級帶電粒子束之軌跡相鄰並在等於該等初級帶電粒子束的該等軌跡在該電子-光子轉換器單元處的間距的距離內。較佳的是，該複數條被配置在一個平面中，其中該平面被配置成使得該等初級帶電粒子束的軌跡在大致垂直於該平面的方向上橫穿該平面。
在一實施例中，該複數個電子至光子轉換器部分包含一發光材料板或層，或者是該發光材料板或層之一部分。在一實施例中，該發光材料板或層設有用於該等初級帶電粒子束的通道開口。較佳的是，該發光材料板或層被配置在一平面中，其中該平面被配置成使得該等初級帶電粒子束的軌跡在大致垂直於該平面的方向上橫穿該平面。
在一實施例中，該發光材料層被配置在光學透明載體、例如玻璃載體的頂部上。在一實施例中，該發光材料層較佳被配置在該光學透明載體面向該電子收集單元的一側。該電子至光子轉換器部分包含任何具有將入射電子轉換成一個或多個光子的特性的轉換材料。實例為閃爍材料，例如諸如YAG、YAP、NaI等晶體閃爍體或塑膠閃爍體，或螢光或磷光材料。在本申請的含義內，此類材料也稱為發光材料。
在一實施例中，該電子至光子轉換器部分，特別是該等發光材料條被塗有光反射層。較佳的是，該光反射層被配置於該等電子至光子轉換器部分背離該光子傳輸單元的一側。較佳的是，該光反射層對於該等次級電子至少部分透明。此可允許至少部分的次級電子穿過該光反射層。通過該光反射層的次級電子被該等電子至光子轉換器部分的轉換材料轉換成光子。只有一部分產生的光子將在朝向該光子傳輸單元的方向上行進，該部分可以由該光子傳輸單元傳輸到該光子檢測器。產生的光子在與朝向該光子傳輸單元的方向相反的方向上行進的部分被該光反射層反射，並且在該反射之後被大致重新導往該光子傳輸單元。因此，可以增加產生的光子中由該光子傳輸單元收集傳往該光子檢測器的部分。
在一實施例中，該多束帶電粒子柱包含一光軸，其中該多個初級帶電粒子束的該等軌跡排列成多排，其中每一排在大致垂直於該光軸的一第一方向上延伸，其中該等排在大致垂直於該第一方向和該光軸的一第二方向上彼此相鄰配置。因此，依據該實施例的該多束帶電粒子柱包含排列成多排的帶電粒子束軌跡陣列，該等排在大致垂直於該等排的方向的方向上彼此相鄰。較佳的是，該等初級帶電粒子束的相鄰軌跡之間的間距大致上固定。較佳的是，該等初級帶電粒子束的軌跡排之間的間距大致等於該等排中的該等初級帶電粒子束的相鄰軌跡之間的間距。
在一實施例中，該光子傳輸單元之該複數條光纖中之至少一光纖至少部分位於兩個相鄰的排之間。因此，該多個初級帶電粒子束的排之間的空間用以容納至少部分的該等光纖，特別是將該等光纖的第一端配置成與該等電子至光子轉換器部分中之一電子至光子轉換器部分相鄰或連接，特別是與該等發光材料條中之一發光材料條相鄰或連接。
在一實施例中，該發射器包含一單熱場發射源，較佳為肖特基型（Schottky type），用於朝向一分束器發射一發散電子束，其中該分束器包含一具有多個孔的板，該板設以產生多個初級束，每孔一個初級束。在此實施例中，該多個初級帶電粒子束為初級電子束。
在一實施例中，該多束帶電粒子柱包含準直透鏡，用於大致上準直來自該發射器的該等初級帶電粒子束。在一實施例中，該電子-光子轉換器較佳被配置於該準直透鏡與該樣品架之間，更佳被配置在該準直器與該物鏡單元之間。
在一實施例中，該電子收集單元包含一維恩偏轉器單元用於提供一磁場，以在該等初級帶電粒子束入射時使該等初級帶電粒子束與來自該樣品的該表面的次級電子束分離。在一實施例中，此種使用中的維恩偏轉器單元包含垂直的電場和磁場，其配置使得電場對該等初級帶電粒子束的偏轉大致上等於磁場對該等初級帶電粒子束的偏轉、但在磁場對該等初級帶電粒子束的偏轉相反的方向上。另外，設置電場和磁場使得電場對次級電子的偏轉大致在與磁場對次級電子的偏轉相同的方向上。
依據第二態樣，提供了一種使用一多束帶電粒子柱檢查一樣品之一表面的方法，其中該方法包含以下步驟：
操作一個或多個發射器，用於產生沿著軌跡被導向該樣品之該表面的多個初級帶電粒子束，
準直該等初級帶電粒子束，
將該多個初級帶電粒子束聚焦於該樣品上，
藉由一電子收集單元將該等初級帶電粒子束入射時在該樣品中產生的次級電子導往一電子-光子轉換器單元，
藉由該電子-光子轉換器單元將至少部分的該等次級電子轉換成光子，其中該電子-光子轉換器單元包含複數個電子至光子轉換器部分，其中該複數個電子至光子轉換器部分中之至少一電子至光子轉換器部分與該初級帶電粒子束之該軌跡相鄰並在等於該等初級帶電粒子束的該等軌跡在該電子-光子轉換器單元處的間距的距離內，其中該電子收集單元設以將由該等初級帶電粒子束中之一初級帶電粒子束在該樣品中產生的次級電子投射至相對於該等初級帶電粒子束中之該初級帶電粒子束之軌跡位於一側之該等電子至光子轉換器部分中之至少一電子至光子轉換器部分，以及
將光從該電子至光子轉換器部分傳輸至一光子檢測器。
在一實施例中，該方法係藉由一多束帶電粒子柱或其實施例進行，如上所述。
在一實施例中，該多束帶電粒子柱包含至少一光纖，其中該至少一光纖具有一第一端，其中該第一端與該等電子至光子轉換器部分中之一電子至光子轉換器部分相鄰或連接，其中該方法包含以下步驟：
將來自該電子至光子轉換器部分的光耦入該光纖中。
在一實施例中，該至少一光纖具有一第二端，其中該方法包含以下步驟：
將來自該至少一光纖的該第二端的光投射至該光子檢測器上。
在任何可能的情況下皆可以個別應用說明書中描述和圖示的各種態樣和特徵。這些個別態樣，特別是所附的附屬請求項中描述的態樣和特徵皆可以成為分案專利申請的標的。
圖1圖示包含發射器2的多束帶電粒子柱1的示意圖，發射器2大致上位在光軸OA上，用於產生沿該光軸OA延伸的發散帶電粒子束3。較佳的是，該發射器2包含肖特基源（Schottky source）。
在該發射器2的下游設置透鏡陣列4，該透鏡陣列4設置有孔陣列，用於將該發散帶電粒子束3分成多個初級帶電粒子束5；該孔陣列中的每個孔皆提供一個初級帶電粒子束5。此外，透鏡陣列4的透鏡將每個個別的初級帶電粒子束5聚焦於準值透鏡6或附近，準值透鏡6被配置在透鏡陣列4遠離發射器2的一側。
因此，發射器2和透鏡陣列4構成用於產生多個初級帶電粒子束5的配置，該多個初級帶電粒子束5被導向樣品11的表面。
將準值透鏡6配置成用於大致上準值來自發射器2的初級帶電粒子束5，特別是將每個初級帶電粒子束5導引成大致上平行於光軸OA。在實施例中，準值透鏡6包含偏轉器陣列，該偏轉器陣列被配置用於偏轉各個初級帶電粒子束5，以產生初級帶電粒子束7的陣列，初級帶電粒子束7的陣列被配置成大致上平行於光軸OA，如圖1所示意性圖示。儘管準值器不是嚴格必要的，但準值器使得在準值器6遠離發射器2的側的元件（例如物鏡單元）的定位至少在沿著光軸OA的方向上較不重要。
隨後，在光軸OA配置檢測器陣列8，以下將參照圖2、圖3及圖4更詳細地描述檢測器陣列8。如圖1示意性圖示的，將檢測器陣列8配置成允許初級帶電粒子束7穿過檢測器陣列8朝向物鏡單元10前進。
配置物鏡單元10用於將該多個初級帶電粒子束7中的每個初級帶電粒子束7聚焦於該樣品11上。
在物鏡單元10與檢測器陣列8之間配置如維恩（Wien）偏轉器陣列的維恩濾波器9。使用時，該維恩偏轉器陣列至少提供一磁場來分離初級帶電粒子束7與在初級帶電粒子束7入射時來自樣品11表面的次級電子束，如以下將更詳細解釋的。
圖2、圖3及圖4圖示依據本發明實施例的多束帶電粒子柱的實例的一部分的不同視圖。圖2、圖3及圖4圖示的部分對應於圖1的多束帶電粒子柱1在準值透鏡6下方的特定部分。圖2、圖3及圖4圖示的實例包含與圖1的帶電粒子柱相同的上部，特別是在檢測器陣列8上方大致平行於光軸OA配置、用於產生初級帶電粒子束7陣列的部分。
依據圖2、圖3及圖4所示的實例，多束帶電粒子柱1'包含電子-光子轉換器單元81，電子-光子轉換器單元81包含電子至光子轉換器部分的陣列，特別是螢光條82的陣列。各螢光條82位於電子-光子轉換器單元81的平面上、緊鄰初級束7並且在距離d內，距離d等於初級束7在電子-光子轉換器單元81處的間距。特別是如圖2和圖3所示，該多個初級帶電粒子束7穿越電子-光子轉換器單元81的平面，該平面在大致垂直於光軸OA的XY方向上延伸。
應注意的是，該螢光條82陣列中的至少一條位於該多個初級帶電粒子束的兩個相鄰的初級帶電粒子束7之間。
還應注意，在圖2、圖3及圖4圖示的實例中，電子-光子轉換器單元81包含一系列平行排列、大致沿Y方向延伸的螢光條82。然而，電子-光子轉換器單元也可以是具有初級帶電粒子束7用通孔或開口83的螢光材料板，該螢光材料板在XY方向上延伸。依據本發明的實施例，此種板在初級帶電粒子束7用通孔之間沿X或Y方向延伸的部分也可被視為螢光條。
如圖2示意性指示的，初級帶電粒子束7經由螢光條82之間的開口83穿過電子-光子轉換器單元81的平面朝向維恩濾波器9前進。該維恩濾波器包含磁偏轉器91和靜電偏轉器92的組合。使用時，靜電偏轉器92設以至少大致上抵消磁偏轉器91對初級帶電粒子束7的偏轉。因此，穿過維恩濾波器的初級帶電粒子束7’在X方向上有小的偏移延伸，但仍被配置成大致平行於光軸OA，因此大致平行於在維恩濾波器9上方的初級帶電粒子束7。
隨後，初級帶電粒子束7'經由物鏡單元10聚焦於樣品11上。
物鏡單元10包含電子收集單元，該電子收集單元包含多孔板，用於在使用時將初級帶電粒子束7'入射時在樣品11中產生的次級電子12導往維恩濾波器9。對於相對於初級帶電粒子束7、7'在相反方向上行進的次級電子12來說，靜電偏轉器92不會抵消磁偏轉器91的偏轉，而是現在靜電偏轉器92和磁偏轉器91對次級電子12的偏轉加成。因此，已經通過該維恩濾波器的次級電子12'不再大致上平行於光軸OA行進，而是被偏轉成相對於光軸OA以一角度行進，以將次級電子12'投射到電子-光子轉換器單元81的螢光條82上，如圖2所示意性圖示。
次級電子12'入射時在電子-光子轉換器單元81的螢光條82產生光子。該等光子的至少一部分被從螢光條82經由光子傳輸單元傳輸到光子檢測器13。在如圖2和圖3圖示的實例中並依據本發明的實施例，該光子傳輸單元包含光纖14的陣列。每條光纖14都包含第一端15和第二端16，第一端15與該等螢光條82中之一者相鄰或連接，用於將來自該螢光條82的光（光子）耦入光纖14中，第二端16設以將來自該光纖14的光投射到光子檢測器13上。
如圖2所示意性圖示，該光纖陣列的光纖14的第一端15配置在該多個初級帶電粒子束的兩個相鄰的初級帶電粒子束7之間。
圖4圖示在電子-光子轉換器單元81的平面、特別是在大致垂直於光軸OA延伸的XY平面上的示意性俯視圖，如圖2中以參考線IV-IV指示的。如圖4所示，多個初級帶電粒子束7被配置成多個排71、72，其中每排71、72皆在第一方向（在此實例中為Y方向）上延伸，如圖3所示意性圖示大致垂直於光軸OA。初級帶電粒子束7的排71、72在第二方向（在此實例中為X方向）上彼此相鄰配置，大致垂直於該第一方向和該光軸OA。電子-光子轉換器單元81的螢光條82被配置成與初級帶電粒子束7的排71、72相鄰並在一距離內，該距離等於初級帶電粒子束7的排71、72在電子-光子轉換器單元81的間距d。如圖4示意性指出的，將螢光條82之間的開口83配置成允許初級帶電粒子束7通過電子-光子轉換器單元81的平面。
使用時，初級帶電粒子束7入射時在樣品11中產生的次級電子12'在X方向上被維恩濾波器9偏轉並被投射到電子-光子轉換器單元的螢光條82上，如圖4示意性圖示的。在螢光條82面向維恩濾波器9的一側入射的次級電子12'被螢光條82的螢光材料轉換成光子（光）。在螢光條82背離維恩濾波器9的一側，特別是在次級電子12'偏轉到的位置或附近配置光纖14來收集至少部分產生的光子，並將收集到的光子引導到光子檢測器13，如圖3示意性圖示的。所有被配置在特定螢光條82上用以收集來自各個光點的次級電子12'的光子的光纖14都被配置在該螢光條82上方，特別是在ZY平面上，至少是光纖14被配置在初級帶電粒子束7的排71、72旁邊或中間的部分。如圖3示意性圖示的，光纖14在YZ平面上彎曲，以將光纖的第二端16至少配置在初級帶電粒子束7的區域之外，而將來自該光纖14的光投射到光子檢測器13上。將彎曲的光纖14大致侷限於螢光條82上方的區域，以避免光纖14妨礙初級帶電粒子束7。依據本發明的實施例，光纖14的裝配構成了光子傳輸單元。
次級電子12'在螢光條82中的轉換所產生的光子也可能在遠離光纖14的第一端15的方向上發射。為了將這些光子重新導回前往光纖14的第一端15，螢光條82可以在該螢光條82背離光纖14的第一端15的側塗有光反射層21，如圖3示意性指出的。較佳的是，光反射層21對於次級電子12'來說基本上是透明的，使得至少大量的次級電子12'可到達螢光條82的螢光材料並被轉換成光子。
圖5圖示彎曲光纖14的替代方案。在此替代實例中，光纖14'朝向第一端15'逐漸變細。相對於該光纖14'的中心軸CA以介於10°與90°之間的角度α切割光纖14'的第一端15'。在光纖14'的錐形第一端15'處配置螢光板或螢光層82'，使用時可以配置螢光板或螢光層82'來取代圖2、圖3及圖4的實例中的螢光條82並將螢光板或螢光層82'置於螢光條82的位置。被投射到螢光板或螢光層82'上的次級電子12'被轉換成光子20。至少部分產生的光子20被耦入光纖14'的第一端15'中，並且通過該光纖14'被傳送或導向光檢測器。由於光纖14'側面的全內反射，光子20被侷限在光纖14'內。或者，光纖14'可以至少部分塗有光反射層22，如在圖5的其中一個光纖14'處示意性指出的。
如以上所討論的，還可以將光子檢測器130直接配置在電子至光子轉換器部分（例如螢光條82）的上方或頂部，如圖6所示的第二實例示意性圖示的。依據此實例，光子檢測器130包含用於初級帶電粒子束7的通孔131的陣列。光子檢測器130較佳包含光子檢測器部分132的陣列，每個該光子檢測器部分132皆直接配置在其中一個電子至光子轉換器部分（例如螢光條82）的上方或頂部。因此，光子傳輸單元不需要具有額外或單獨的元件，例如光纖，而且基本上是由電子至光子轉換器部分的陣列和光子檢測器部分132的陣列的結構所建立。
應當理解的是，包含以上描述是為了說明較佳實施例的操作，而不是要限制本發明的範圍。從以上討論中，對於所屬技術領域中具有通常知識者而言，許多變化是顯而易見的，且該等變化將被包含在本發明的精神和範圍內。
應注意的是，在使用時，該等帶電粒子束（特別是該等初級帶電粒子束）沿著該等帶電粒子束的相應軌跡行進，而且在附圖中該等帶電粒子束的圖式也描繪了該等帶電粒子束的相應軌跡。不使用時，該等帶電粒子束不存在於該多束帶電粒子柱中。然而，即使該多束帶電粒子柱不在使用中，也可以定義表示該多束帶電粒子柱在使用中時該等帶電粒子束遵循的路徑的軌跡。
總而言之，本發明之實施例係關於一種用於檢查一樣品之一表面的設備與方法。該設備包含一多束帶電粒子柱，該多束帶電粒子柱包含用以產生被導向該樣品的多個初級束的設置源；一物鏡，用於將該等初級束聚焦於該樣品上；一電子-光子轉換器單元，包含電子至光子轉換器部分之一陣列，每一部分皆位於等於該等初級束在該電子-光子轉換器單元處的間距的距離內，並與一初級束相鄰；一光子傳輸單元，用於將光從該等電子至光子轉換器部分傳輸至一光子檢測器；以及一電子收集單元，用於將該樣品中產生的次級電子導往該電子-光子轉換器單元。該電子收集單元設以將由該等初級束中之一初級束在該樣品中產生的次級電子投射至該等電子至光子轉換器部分中之至少一電子至光子轉換器部分。
［本發明］
1‧‧‧多束帶電粒子柱
1’‧‧‧多束帶電粒子柱
2‧‧‧發射器
3‧‧‧發散帶電粒子束
4‧‧‧透鏡陣列
5‧‧‧初級帶電粒子束
6‧‧‧準值透鏡
7‧‧‧初級帶電粒子束
7’‧‧‧初級帶電粒子束
8‧‧‧檢測器陣列
9‧‧‧維恩濾波器
10‧‧‧物鏡單元
11‧‧‧樣品
12‧‧‧次級電子
12’‧‧‧次級電子
13‧‧‧光子檢測器
14‧‧‧光纖
14’‧‧‧光纖
15‧‧‧第一端
15’‧‧‧第一端
16‧‧‧第二端
20‧‧‧光子
21‧‧‧光反射層
22‧‧‧光反射層
71‧‧‧排
72‧‧‧排
81‧‧‧電子-光子轉換器單元
82‧‧‧螢光條
82’‧‧‧螢光板或螢光層
83‧‧‧開口
91‧‧‧磁偏轉器
92‧‧‧靜電偏轉器
130‧‧‧光子檢測器
131‧‧‧通孔
132‧‧‧光子檢測器部分
d‧‧‧距離/間距
OA‧‧‧光軸
α‧‧‧角度
將基於附圖中圖示出的例示性實施例來闡明本發明的實施例，其中：
圖1示意性圖示多束帶電粒子柱的實例；
圖2示意性圖示依據本發明實施例的多束帶電粒子柱的一部分在XZ平面上的第一詳細視圖；
圖3示意性圖示圖2的多束帶電粒子柱的一部分在YZ平面上的第一詳細視圖；
圖4示意性圖示在圖2和圖3的多束帶電粒子柱的一部分的XY平面上的第一詳細視圖；
圖5示意性圖示光子傳輸單元的第二實例的一部分的詳細視圖；以及
圖6示意性圖示依據本發明之實施例的多束帶電粒子柱之第二實例在該多束帶電粒子柱的一部分的XZ平面上的詳細視圖。
1’‧‧‧多束帶電粒子柱
7‧‧‧初級帶電粒子束
7’‧‧‧初級帶電粒子束
9‧‧‧維恩濾波器
10‧‧‧物鏡單元
11‧‧‧樣品
12‧‧‧次級電子
12’‧‧‧次級電子
14‧‧‧光纖
15‧‧‧第一端
81‧‧‧電子-光子轉換器單元
82‧‧‧螢光條
83‧‧‧開口
91‧‧‧磁偏轉器
92‧‧‧靜電偏轉器
d‧‧‧距離
OA‧‧‧光軸
Claims (20)
- 一種用於檢查一樣品之一表面的多束帶電粒子柱，該多束帶電粒子柱包含：一個或多個發射器，設以產生沿著軌跡被導向該樣品的該表面的多個初級帶電粒子束，一物鏡單元，用於將該多個初級帶電粒子束聚焦於該樣品上，一電子-光子轉換器單元，包含複數個電子至光子轉換器部分，其中該複數個電子至光子轉換器部分中之至少一電子至光子轉換器部分與該初級帶電粒子束之該軌跡相鄰，並且其中該至少一電子至光子轉換器部分位於等於該等初級帶電粒子束的該等軌跡在該電子-光子轉換器單元處的間距的距離內，一光子傳輸單元，用於將光從該電子至光子轉換器部分傳輸至一光檢測器，以及一電子收集單元，包含多孔板，用於將初級帶電粒子束入射時在樣品中產生的次級電子導往該電子-光子轉換器單元的該等電子至光子轉換器部分，其中該電子收集單元設以將由該等初級帶電粒子束中之一初級帶電粒子束在該樣品中產生的次級電子投射至相對於該等初級帶電粒子束中之該初級帶電粒子束之軌跡位於一側之該等電子至光子轉換器部分中之至少一電子至光子轉換器部分。
- 如請求項1所述之多束帶電粒子柱，其中該複數個電子至光子轉換器部分中之至少一電子至光子轉換器部分位於該多個初級帶電粒子束中的兩個相鄰的初級帶電粒子束的軌跡之間。
- 如請求項1所述之多束帶電粒子柱，其中該光子傳輸單元包含複數條光纖。
- 如請求項3所述之多束帶電粒子柱，其中該複數條光纖中之至少一光纖具有一第一端，其中該第一端與該等電子至光子轉換器部分中之一電子至光子轉換器部分相鄰或連接，用於將來自該電子至光子轉換器部分的光耦入該光纖中。
- 如請求項4所述之多束帶電粒子柱，其中該複數條光纖中之至少一光纖具有一第二端，其中該第二端設以將來自該光纖的光投射到該光子檢測器上。
- 如請求項3所述之多束帶電粒子柱，其中該複數條光纖中之至少一光纖具有一第一端，其中該第一端位於該多個初級帶電粒子束的兩個相鄰的初級帶電粒子束的軌跡之間。
- 如請求項3所述之多束帶電粒子柱，其中該複數條光纖中之至少一光纖至少部分塗有一光反射層。
- 如請求項4或6所述之多束帶電粒子柱，其中該複數條光纖中之至少一光纖朝向該第一端逐漸變細。
- 如請求項8所述之多束帶電粒子柱，其中相對於該至少一光纖之一中心軸以介於10°與90°之間的一角度切割該至少一光纖的該第一端。
- 如請求項1所述之多束帶電粒子柱，其中該複數個電子至光子轉換器部分包含複數個發光材料條，其中該複數個條中之至少一條與該初級帶電粒子束之該軌跡相鄰並在等於該等初級帶電粒子束的該等軌跡在該電子-光子轉換器單元處的間距的距離內。
- 如請求項1所述之多束帶電粒子柱，其中該複數個電子至光子轉換器部分包含一發光材料板或層。
- 如請求項11所述之多束帶電粒子柱，其中該發光材料板或層設有用於該等初級帶電粒子束的通道開口。
- 如請求項1所述之多束帶電粒子柱，其中該複數個電子至光子轉換器部分至少部分塗有一光反射層。
- 如請求項1所述之多束帶電粒子柱，其中該多束帶電粒子柱包含一光軸，其中該多個初級帶電粒子束的該等軌跡排列成多排，其中每一排在大致垂直於該光軸的一第一方向上延伸，其中該等排在大致垂直於該第一方向和該光軸的一第二方向上彼此相鄰配置。
- 如請求項14所述之多束帶電粒子柱，其中該光子傳輸單元包含複數條光纖，其中該複數條光纖中之至少一光纖至少部分位於兩個相鄰的排之間。
- 如請求項1所述之多束帶電粒子柱，其中該一個或多個發射器包含一單熱場發射源，用於朝向一分束器發射一發散帶電粒子束，其中該分束器包含一具有多個孔的板，該板設以產生多個初級帶電粒子束，每一孔一個帶電粒子束。
- 如請求項1所述之多束帶電粒子柱，其中該電子收集單元包含一維恩偏轉器單元，該維恩偏轉器單元用於提供一磁場，以在該等初級帶電粒子束入射時使該等初級帶電粒子束與來自該樣品的該表面的該等次級電子束分離。
- 一種使用一多束帶電粒子柱檢查一樣品之一表面的方法，其中該方法包含以下步驟：操作一個或多個發射器，用於產生沿著軌跡被導向該樣品之該表面的多個初級帶電粒子束，將該多個初級帶電粒子束聚焦於該樣品上， 藉由一電子收集單元將該等初級帶電粒子束入射時在該樣品中產生的次級電子導往一電子-光子轉換器單元，藉由該電子-光子轉換器單元將至少部分的該等次級電子轉換成光子，其中該電子-光子轉換器單元包含複數個電子至光子轉換器部分，其中該複數個電子至光子轉換器部分中之至少一電子至光子轉換器部分與該初級帶電粒子束之該軌跡相鄰，並且位於等於該等初級帶電粒子束的該等軌跡在該電子-光子轉換器單元處的間距的距離內，其中該電子收集單元設以將由該等初級帶電粒子束中之一初級帶電粒子束在該樣品中產生的次級電子投射至相對於該等初級帶電粒子束中之該初級帶電粒子束之軌跡位於一側之該等電子至光子轉換器部分中之至少一電子至光子轉換器部分，以及將光從該電子至光子轉換器部分傳輸至一光子檢測器。
- 如請求項18所述之方法，其中該多束帶電粒子柱包含至少一光纖，其中該至少一光纖具有一第一端，其中該第一端與該等電子至光子轉換器部分中之一電子至光子轉換器部分相鄰或連接，其中該方法包含以下步驟：將來自該電子至光子轉換器部分的光耦入該光纖中。
- 如請求項19所述之方法，其中該至少一光纖具有一第二端，其中該方法包含以下步驟：將來自該至少一光纖的該第二端的光投射至該光子檢測器上。
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