TWI824184B - 帶電粒子束裝置及非暫時性電腦可讀媒體 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示在一帶電粒子束裝置之多種操作模式下提供一探測光點的系統及方法。該方法可包含啟動一帶電粒子源以產生一初級帶電粒子束及在該帶電粒子束裝置之一第一操作模式與一第二操作模式之間選擇。在泛射模式下，聚光透鏡可聚焦穿過孔徑板之一孔徑的該初級帶電粒子束之至少一第一部分，以形成該初級帶電粒子束之一第二部分，且該第二部分之實質上全部用於泛射一樣本之一表面。在檢測模式下，該聚光透鏡可聚焦該初級帶電粒子束之一第一部分，使得該孔徑板之該孔徑阻擋掉周邊帶電粒子以形成該初級帶電粒子束之用於檢測該樣本表面之該第二部分。

Description

帶電粒子束裝置及非暫時性電腦可讀媒體
本文中提供之實施例揭示一種帶電粒子束裝置，且更特定言之，揭示一種電子顯微鏡，其藉由減小帶電粒子束之帶電粒子之間的庫侖交互作用效應而具有增強成像解析度及產出量。
在積體電路(IC)之製造製程中，檢測未完成或已完成電路組件以確保其根據設計而製造且無缺陷。可採用利用光學顯微鏡或帶電粒子(例如電子)束顯微鏡(諸如掃描電子顯微鏡(SEM))之檢測系統。隨著IC組件之實體大小繼續縮小，缺陷偵測中之解析度及產出量變得愈來愈重要。對於電壓對比偵測缺陷，可在泛射模式及檢測模式下使用單光束檢測工具。儘管產出量可藉由在泛射模式與檢測模式之間使工具參數保持不變來增加，但增加之庫侖交互作用效應可能對解析度產生負面影響，從而使檢測工具無法充分再現其所要目的。
本發明之一個態樣係針對一種帶電粒子束裝置。該裝置可包含：一帶電粒子源，其經組態以沿一主光軸產生一初級帶電粒子束；一第一孔徑陣列，其包含經組態以允許該初級帶電粒子束之至少一第一部分 穿過的一第一孔徑；一聚光透鏡，其經組態以基於該裝置之所選擇的操作模式聚焦該初級帶電粒子束之該至少一第一部分，其中該所選擇的操作模式包括一第一模式及一第二模式；及一孔徑板，其包含經組態以形成該初級帶電粒子束之一第二部分的一第二孔徑。在該第一操作模式下，該初級帶電粒子束之該第二部分之實質上全部用於泛射一樣本之一表面，且在該第二操作模式下，該初級帶電粒子束之該第二部分中的至少一些用於檢測該樣本之該表面。
該第一孔徑可經組態以阻擋該初級帶電粒子束之周邊帶電粒子，以形成該初級帶電粒子束之該第一部分，且該第一孔徑陣列包括大小不同的至少兩個孔徑。該第一孔徑陣列可安置於實質上垂直於該主光軸的一第一平面中且可在該第一平面中移動。該第一孔徑陣列可沿該主光軸安置於該帶電粒子源與該聚光透鏡之間。
該第二孔徑可為一電流限制孔徑，其經組態以：在該第一操作模式下，允許該初級帶電粒子束之該第一部分的實質上全部帶電粒子穿過，以形成該初級帶電粒子束之該第二部分；且在該第二操作模式下，阻擋該初級帶電粒子束之該第一部分的周邊帶電粒子以形成該初級帶電粒子束之該第二部分。該孔徑板可沿該主光軸移動。該孔徑板可包含可沿該主光軸移動的一電流限制孔徑陣列。該電流限制孔徑陣列可在該聚光透鏡與一物鏡之間沿該主光軸移動。該電流限制孔徑陣列可沿實質上垂直於該主光軸之一第二平面移動。
該裝置可進一步包含一光束限制孔徑陣列，該光束限制孔徑陣列經組態以限制該初級帶電粒子束之該第二部分的一光束電流。該光束限制孔徑陣列可包含複數個光束限制孔徑，且該複數個光束限制孔徑中 之至少兩個光束限制孔徑大小不同。該光束限制孔徑陣列可安置於實質上垂直於該主光軸的一第三平面中且可在該第三平面中移動。在該第一操作模式及該第二操作模式下，該第一孔徑與該複數個光束限制孔徑中之一光束限制孔徑可相同。
在該第一操作模式下，該聚光透鏡可經組態以使得該初級帶電粒子束之該第二部分的實質上全部形成接近該第三平面之一交越，使得該初級帶電粒子束之該第二部分之實質上全部帶電粒子穿過該光束限制孔徑陣列之一孔徑。在第一操作模式下，物鏡經組態以散焦初級帶電粒子束之第二部分，且在樣本之表面上形成第一光點，第一光點具有第一電流位準。
在第二操作模式下，光束限制孔徑陣列之孔徑經組態以限制初級帶電粒子束之第二部分之光束電流。在第二操作模式下，物鏡經組態以聚焦初級帶電粒子束之第二部分中的至少一些以在樣本之表面上形成第二光點，第二光點具有第二電流位準。第一電流位準可大於或等於第二電流位準。第一光點可大於或等於第二光點。
裝置可進一步包含控制器，該控制器經組態以在第一模式下對樣本之表面執行帶電粒子泛射；且在第二模式下執行樣本之表面的帶電粒子束檢測。控制器可進一步經組態以基於所選擇之操作模式調整聚光透鏡之電激磁。在第一操作模式下物鏡之電激磁可與在第二操作模式下物鏡之電激磁相同或實質上類似。
本發明之另一態樣係針對一種在帶電粒子束裝置中之樣本之表面上形成探測光點的方法，該帶電粒子束裝置包含第一孔徑陣列、聚光透鏡、第二孔徑陣列及孔徑板。該方法可包含啟動一帶電粒子源以沿一 主光軸產生一初級帶電粒子束及在該帶電粒子束裝置之一第一操作模式與一第二操作模式之間選擇。在該第一操作模式下，該聚光透鏡可經組態以聚焦該初級帶電粒子束之至少一第一部分，使得該至少一第一部分穿過該孔徑板之一孔徑以形成該初級帶電粒子束之一第二部分，且該第二部分之實質上全部可用於泛射一樣本之一表面，且在該第二操作模式下，該聚光透鏡可經組態以聚焦該初級帶電粒子束之該至少一第一部分，使得該孔徑板之該孔徑阻擋掉該至少一第一部分之周邊帶電粒子以形成該初級帶電粒子束之該第二部分，且該初級帶電粒子束之該第二部分中的至少一些用於檢測該樣本之該表面。
方法可進一步包含阻擋初級帶電粒子束之周邊帶電粒子以形成初級帶電粒子束之至少第一部分。該第一孔徑陣列可安置於實質上垂直於該主光軸的一第一平面中且可在該第一平面中移動。該第一孔徑陣列可安置於該帶電粒子源與該聚光透鏡之間。形成初級帶電粒子束之至少第一部分可包含在第一平面中調整第一孔徑陣列之位置，使得第一孔徑陣列之孔徑的中心與主光軸對準。該孔徑板可沿該主光軸移動。該孔徑板可包含可沿該主光軸移動的一電流限制孔徑陣列。該電流限制孔徑陣列可在該聚光透鏡與一物鏡之間沿該主光軸移動。該電流限制孔徑陣列可沿實質上垂直於該主光軸之一第二平面移動。
在第一操作模式下，方法可包含散焦初級帶電粒子束之第二部分及在樣本之表面上形成第一光點，第一光點具有第一電流位準。
在該第二模式下，方法可包含：使用第二孔徑陣列限制初級帶電粒子束之第二部分的光束電流，第二孔徑陣列之孔徑經組態以形成初級帶電粒子束之第二部分中的至少一些；及聚焦初級帶電粒子束之第二 部分中的至少一些及在樣本之表面上形成第二光點，第二光點具有第二電流位準。第一電流位準可大於或等於第二電流位準。第一光點可大於或等於第二光點。在該第一操作模式及該第二操作模式下，該第一孔徑與該複數個光束限制孔徑中之一光束限制孔徑可相同。
方法可包含使用控制器在第一操作模式與第二操作模式之間切換。方法可進一步包含基於所選擇之操作模式使用控制器來調整聚光透鏡之電激磁。方法可進一步包含在第一操作模式下對樣本之表面執行帶電粒子泛射，及在第二操作模式下執行樣本之表面的帶電粒子束檢測。
本發明之另一態樣係針對一種儲存一指令集之非暫時性電腦可讀媒體，該指令集可由一帶電粒子束裝置之一或多個處理器執行，以使得該帶電粒子束裝置執行檢測一樣本之一方法。該方法可包含啟動一帶電粒子源以沿一主光軸產生一初級帶電粒子束及在該帶電粒子束裝置之一第一操作模式與一第二操作模式之間選擇。在該第一操作模式下，該聚光透鏡可經組態以聚焦該初級帶電粒子束之至少一第一部分，使得該至少一第一部分穿過該孔徑板之一孔徑以形成該初級帶電粒子束之一第二部分，且該第二部分之實質上全部可用於泛射一樣本之一表面，且在該第二操作模式下，該聚光透鏡可經組態以聚焦該初級帶電粒子束之該至少一第一部分，使得該孔徑板之該孔徑阻擋掉該至少一第一部分之周邊帶電粒子以形成該初級帶電粒子束之該第二部分，且該初級帶電粒子束之該第二部分中的至少一些用於檢測該樣本之該表面。
本發明之實施例之其他優勢將自結合附圖進行之以下描述為顯而易見，在附圖中藉助於說明及實例闡述本發明之某些實施例。
10:主腔室
20:裝載鎖定腔室
30:設備前端模組
30a:第一裝載埠
30b:第二裝載埠
40:電子束工具/裝置
50:控制器
100:帶電粒子束檢測系統
201:主光軸
202:初級光束交越
203:陰極
204:初級電子束
220:陽極
222:槍孔徑
224:庫侖孔徑陣列
226:聚光透鏡
232:物鏡總成
232a:磁透鏡主體
232b:控制電極
232c:偏轉器
232d:激磁線圈
232e:磁極片
234:電動載物台
235:光束限制孔徑陣列
235-2:孔徑
236:樣本固持器
244:電子偵測器
250:樣本
300:電子束工具
300_1:主光軸
301:電子源
302:初級光束交越
303:聚光透鏡
304:物鏡總成/物鏡
305:次級電子偵測器
306:掃描偏轉單元
307:光束限制孔徑陣列
307-1:光束限制孔徑
307-2:光束限制孔徑
307-3:光束限制孔徑
308:庫侖孔徑陣列
308-1:庫侖孔徑
308-2:庫侖孔徑
308-3:庫侖孔徑
309:電流限制孔徑板
309-1:孔徑
310:初級電子束
350:樣本
400_1:主光軸
409:電流限制孔徑板
409-1:孔徑
409-2:孔徑
500_1:主光軸
509:電流限制孔徑板
509-1:孔徑
509-2:孔徑
600_1:主光軸
800:電子束工具
800_1:主光軸
800_2:軸線
800_3:軸線
803:透鏡內電子偵測器
805:透鏡內電子偵測器
822:物鏡總成
822A:磁透鏡主體
822B:控制電極
822C:內磁極片
822M:激磁線圈
825:信號電子偏轉器
850:樣本
870:電源供應器
872f:光束光點
881:路徑
891:路徑
900:電子束工具
905v:電源供應器
906:電子偵測器保護器/主動能量濾光器
906e:管狀電極
906g:接地電極
906hv:高電壓電極
991:信號電子
1000:電子束工具
1006:電子擋止件
1091:信號電子
1093:信號電子
1100:電子束工具
1106:電子擋止件
1191:信號電子
1193:信號電子
1200:電子束工具
1206:電子擋止件
1235:距離
1236:距離
1291:信號電子
1293:信號電子
1300:電子束工具
1306:電子擋止件
1335:距離
1336:距離
1337:方位角
1391:信號電子
1393:信號電子
1400:方法
1410:步驟
1420:步驟
1430:步驟
1440:步驟
圖1為說明符合本發明之實施例之例示性電子束檢測(EBI)系統的示意圖。
圖2A及圖2B為說明符合本發明之實施例的例示性電子束工具及其光束路徑的示意圖，其可為圖1之例示性電子束檢測系統之部分。
圖3為說明符合本發明之實施例的單光束裝置中之電子束工具之例示性組態的示意圖。
圖4A及圖4B為分別說明符合本發明之實施例的圖3中之單光束裝置之泛射模式及檢測模式下的電子束工具及電子束路徑之例示性組態的示意圖。
圖5至圖7為說明符合本發明之實施例的單光束裝置之檢測模式下之電子束工具及電子束路徑的例示性組態的示意圖。
圖8為說明符合本發明之實施例的單光束裝置中之電子束工具之例示性組態的示意圖。
圖9A至圖9C為說明符合本發明之實施例的單光束裝置中之例示性電子束工具的示意圖。
圖10A及圖10B為說明符合本發明之實施例的在泛射模式及檢測模式下操作之例示性電子束工具的示意圖。
圖11A及圖11B為說明符合本發明之實施例的在泛射模式及檢測模式下操作之例示性電子束工具的示意圖。
圖12A至圖12C為說明符合本發明之實施例的在泛射模式及檢測模式下操作之例示性電子束工具的示意圖。
圖13為說明符合本發明之實施例的在泛射模式及檢測模式 下操作之例示性電子束工具的示意圖。
圖14為表示符合本發明之實施例的在單光束裝置中之樣本之表面上形成探測光點的例示性方法的製程流程圖。
現將詳細參考例示性實施例，在隨附圖式中說明該等例示性實施例之實例。以下描述參考隨附圖式，其中除非另外表示，否則不同圖式中之相同編號表示相同或類似元件。闡述於例示性實施例之以下描述中之實施方案並不表示全部實施方案。實情為，其僅為符合如與所附申請專利範圍中所列舉之所揭示實施例相關之態樣的裝置及方法的實例。舉例而言，儘管一些實施例描述於利用電子束之上下文中，但本發明不限於此。可類似地施加其他類型之帶電粒子束。此外，可使用其他成像系統，諸如光學成像、光偵測、x射線偵測等。
電子器件由形成於被稱作基板之矽片上的電路構成。許多電路可一起形成於同一矽塊上且被稱作積體電路或IC。此等電路之大小已顯著地減小，使得該等電路中之更多電路可安裝於基板上。舉例而言，智慧型手機中之IC晶片可與縮略圖一樣小且仍可包括超過20億個電晶體，每一電晶體之大小小於人類毛髮之大小的1/1000。
製造此等極小IC為通常涉及數百個個別步驟之複雜、耗時且昂貴之製程。甚至一個步驟中之誤差會潛在地引起成品IC中之缺陷，藉此使得成品IC無用。因此，製造製程之一個目標為避免此類缺陷以使在製程中製造之功能性IC的數目最大化，亦即改良製程之總良率。
改良良率之一個組分為監測晶片製造製程，以確保其正產生足夠數目之功能性積體電路。監視該製程之一種方式為在晶片電路結構 形成之各個階段處檢測晶片電路結構。可使用掃描電子顯微鏡(SEM)進行檢測。SEM可用於實際上使此等極小結構成像，從而獲取結構之「圖像」。影像可用於判定結構是否適當地形成，且亦判定該結構是否形成於適當位置中。若結構為有缺陷的，則可調整製程，使得缺陷不大可能再現。
偵測諸如3D NAND快閃記憶體器件之垂直高密度結構中的內埋缺陷可具有挑戰性。在此類器件中偵測內埋或表面上電氣缺陷之若干方法中之一者為藉由在SEM中使用電壓對比方法。在此方法中，樣本之材料、結構或區域中之電導率差異引起其SEM影像中的對比差異。在缺陷偵測之情形下，樣本表面下方之電氣缺陷可在樣本表面上產生充電變化，因此電氣缺陷可藉由樣本表面之SEM影像中的對比來偵測。為增強電壓對比，可採用被稱作預充電或泛射之製程，其中樣本之所關注區域可在使用較小光束電流但較高成像解析度之檢測之前暴露於較大光束電流。對於檢測，泛射之優點中的一些可包括減小晶圓之充電以最小化由於充電引起之影像失真，且在一些情況下，增加晶圓之充電以增強影像中之缺陷與周圍無缺陷特徵之差異等等。
裝備諸如SEM之一些檢測系統以使用電壓對比方法偵測晶圓之缺陷可在多個模式下操作，諸如用於突出缺陷之泛射模式，隨後用於偵測缺陷之檢測模式。在一些檢測系統中，為增加檢測解析度，可將庫侖孔徑陣列(例如，圖2A及圖2B之庫侖孔徑陣列224)置放於光束限制孔徑陣列(例如，圖2A及圖2B之光束限制孔徑陣列235)上方以減小檢測模式下之庫侖交互作用效應。另外，為了藉由消除移動晶圓以與泛射電子束或檢測光束對準而增加產出量，可在泛射模式(圖2B中之虛線)下使用具有較大電 流之初級光束，且可在檢測模式(圖2B中之實線)下使用具有較小電流之初級光束。為進一步增加產出量，可在泛射模式及檢測模式下使用相同的庫侖孔徑陣列之使用中的孔徑及光束限制孔徑陣列之在使用中的孔徑。在泛射模式下，允許最大電子穿過孔徑且最大化輻照樣本之初級電子束的光束電流為較佳的，以增強電壓對比，且庫侖孔徑陣列之較大孔徑可因此為所要的。然而，在檢測模式下，具有較小光束電流之較小探測光點對於高解析度成像可為所要的。若在檢測模式下使用庫侖孔徑陣列之較大孔徑，則較大光束電流可由於增加之庫侖交互作用效應對成像解析度產生負面影響。對於SEM中之電壓對比缺陷偵測，在泛射模式與檢測模式之間切換可包括例如藉由選擇庫侖孔徑陣列之孔徑大小來調整光束電流。選擇及對準孔徑以產生所要光束電流可需要若干秒且可減少總體檢測產出量等等。因此，對於電壓對比缺陷偵測，可能需要基於所選擇之操作模式快速地調整光束電流以維持高檢測產出量。
在本發明之一些實施例中，帶電粒子束裝置可包括經組態以沿主光軸發射電子以形成初級電子束之電子源。裝置亦可包括置放於庫侖孔徑陣列與光束限制孔徑陣列之間的電流限制孔徑板。庫侖孔徑陣列之孔徑可經組態以允許初級電子束之第一部分穿過，聚光透鏡經組態以基於所選擇之操作模式聚焦初級電子束之第一部分，且電流限制孔徑板之孔徑可經組態以基於所選擇之操作模式允許初級電子束之第一部分之全部或一部分穿過。穿過電流限制孔徑板之孔徑的部分為初級電子束之第二部分。隨後，第二部分之全部或一部分可穿過光束限制孔徑陣列之孔徑。穿過光束限制孔徑陣列之孔徑的部分為初級電子束之第三部分。基於操作模式，初級電子束之第三部分可用於泛射或檢測樣本之表面。使用電流限制孔徑 板阻擋掉初級帶電粒子束之第一部分之周邊電子可允許使用者避免切換庫侖孔徑陣列之孔徑而不犧牲檢測模式下之影像解析度，從而減小系統相關延遲且保持高產出率。
當帶電粒子束裝置在泛射模式下操作時，初級電子束中之電子可具有實質上高能量。因此，在泛射模式期間，當此等初級電子撞擊樣本時，具有高能量之信號電子可自樣本產生。若此等高能信號電子撞擊電子偵測器，則偵測器表面可被積聚的電子電荷污染，此可使偵測器之效能劣化。此外，由於高能信號電子引起之突波電流或過電流，連接至偵測器之電子電路(例如，低雜訊放大器)可損壞。為在泛射模式期間保護電子偵測器，在一些實施例中，帶電粒子束裝置可具有偵測器保護機構，該偵測器保護機構經組態以當裝置在泛射模式下操作時防止高能信號電子到達電子偵測器。
出於清楚起見，可將圖式中之組件的相對尺寸放大。在以下圖式描述內，相同或類似附圖標號係指相同或類似組件或實體，且僅描述關於個別實施例之差異。如本文中所使用，除非另外特定陳述，否則術語「或」涵蓋除了不可行之組合外的所有可能組合。舉例而言，若陳述組件可包括A或B，則除非另外特定陳述或不可行，否則組件可包括A、或B、或A及B。作為第二實例，若陳述組件可包括A、B或C，則除非另外特定陳述或不可行，否則組件可包括A、或B、或C、或A及B、或A及C、或B及C、或A及B及C。
現參考圖1，其說明符合本發明之實施例的例示性帶電粒子束檢測系統100(諸如電子束檢測(EBI)系統)。如圖1中所展示，帶電粒子束檢測系統100包括主腔室10、裝載鎖定腔室20、電子束工具40及設備 前端模組(EFEM)30。電子束工具40位於主腔室10內。雖然描述及圖式係針對電子束，但應瞭解，實施例並非用於將本發明限制為特定帶電粒子。
EFEM 30包括第一裝載埠30a及第二裝載埠30b。EFEM 30可包括額外裝載埠。第一裝載埠30a及第二裝載埠30b接收含有待檢測之晶圓(例如，半導體晶圓或由其他材料製成之晶圓)或樣本的晶圓前開式單元匣(FOUP)(晶圓及樣本在下文統稱為「晶圓」)。EFEM 30中之一或多個機器人臂(未展示)將晶圓傳輸至裝載鎖定腔室20。
裝載鎖定腔室20連接至裝載/鎖定真空泵系統(未展示)，該裝載/鎖定真空泵系統移除裝載鎖定腔室20中之氣體分子以達到低於大氣壓力之第一壓力。在達到第一壓力之後，一或多個機器人臂(未展示)將晶圓自裝載鎖定腔室20傳輸至主腔室10。主腔室10連接至主腔室真空泵系統(未展示)，該主腔室真空泵系統移除主腔室10中之氣體分子以達到低於第一壓力之第二壓力。在達到第二壓力之後，晶圓經受由電子束工具40進行之檢測。在一些實施例中，電子束工具40可包含單光束檢測工具。在其他實施例中，電子束工具40可包含多光束檢測工具。
控制器50可電連接至電子束工具40，且亦可電連接至其他組件。控制器50可為經組態以執行帶電粒子束檢測系統100之各種控制的電腦。控制器50亦可包括經組態以執行各種信號及影像處理功能之處理電路。雖然控制器50在圖1中展示為在包括主腔室10、裝載鎖定腔室20及EFEM 30之結構外部，但應瞭解，控制器50可為該結構之部分。
雖然本發明提供容納電子束檢測系統之主腔室10的實例，但應注意，本發明之態樣在其最廣泛意義上而言不限於容納電子束檢測系統之腔室。實際上，應瞭解，前述原理亦可應用於其他腔室。
現參考圖2A，其為說明符合本發明之實施例的可為圖1之帶電粒子束檢測系統100之部分的電子束工具40之例示性組態的示意圖。電子束工具40(在本文中亦被稱作裝置40)可包含電子發射器，該電子發射器可包含陰極203、陽極220及槍孔徑222。電子束工具40可進一步包括庫侖孔徑陣列224、聚光透鏡226、光束限制孔徑陣列235、物鏡總成232及電子偵測器244。電子束工具40可進一步包括藉由電動載物台234支撐之樣本固持器236以固持待檢測之樣本250。應瞭解，視需要可添加或省略其他相關組件。
儘管圖2A將電子束工具40展示為一次僅使用一個初級電子束來掃描樣本250之一個位置的單光束檢測工具，但電子束工具40亦可為採用多個初級電子細光束以同時掃描樣本250上之多個位置的多光束檢測工具。
在一些實施例中，電子發射器可包括陰極203、提取器陽極220，其中初級電子可自陰極發射且提取或加速以形成初級電子束204，該初級電子束204形成初級光束交越202(虛擬或真實)。初級電子束204可視覺化為自初級光束交越202發射。
在一些實施例中，電子發射器、聚光透鏡226、物鏡總成232、光束限制孔徑陣列235及電子偵測器244可與裝置40之主光軸201對準。在一些實施例中，電子偵測器244可沿次光軸(未展示)遠離主光軸201置放。
在一些實施例中，物鏡總成232可包含改進之擺動物鏡延遲浸沒透鏡(SORIL)，其包括磁透鏡主體232a、控制電極232b、偏轉器232c(或大於一個偏轉器)、激磁線圈232d及磁極片232e。在一般成像製 程中，自陰極203之尖端發出之初級電子束204藉由施加至陽極220之加速電壓加速。初級電子束204之部分穿過槍孔徑222及庫侖孔徑陣列224之孔徑，且藉由聚光透鏡226聚焦以完全或部分穿過光束限制孔徑陣列235之孔徑。可聚焦穿過光束限制孔徑陣列235之孔徑的電子以藉由改進之SORIL透鏡在樣本250之表面上形成探測光點，且藉由偏轉器232c偏轉以掃描樣本250之表面。自樣本表面發出之次極電子可藉由電子偵測器244收集以形成所關注之掃描區域之影像。
在物鏡總成232中，激磁線圈232d及磁極片232e可產生磁場，該磁場經由磁極片232e之兩端之間的間隙漏出，且分佈於主光軸201周圍的區域中。藉由初級電子束204掃描之樣本250之部分可浸沒在磁場中，且可帶電，繼而產生電場。電場可減小衝擊樣本250附近及樣本250之表面上的初級電子束204之能量。與磁極片232e電隔離之控制電極232b控制樣本250上方及上之電場，以減小物鏡總成232之像差且控制信號電子束之聚焦情況以用於較高偵測效率。偏轉器232c可使初級電子束204偏轉以促進晶圓上之光束掃描。舉例而言，在掃描製程中，可控制偏轉器232c以在不同時間點處將初級電子束204偏轉至樣本250之頂部表面之不同位置上，以為樣本250之不同部分的影像重建構提供資料。
在接收初級電子束204之後，可自樣本250之部分發射反向散射電子(BSE)及次級電子(SE)。電子偵測器244可捕獲BSE及SE，且基於自捕獲之信號電子收集的資訊產生樣本之一或多個影像。若電子偵測器244遠離主光軸201定位，則光束分離器(未展示)可將BSE及SE引導至電子偵測器244之感測器表面。經偵測之信號電子束可在電子偵測器244之感測器表面上形成對應次級電子束光點。電子偵測器244可產生表示所接收 之信號電子束光點之強度的信號(例如，電壓、電流)，且將信號提供至處理系統，諸如控制器50。次級或背向散射電子束及所得光束光點之強度可根據樣本250之外部或內部結構改變。此外，如上文所論述，可將初級電子束204偏轉至樣本250之頂部表面之不同位置上，以產生不同強度之次級或背向散射信號電子束(及所得光束光點)。因此，藉由將信號電子束光點之強度與初級電子束204之位置映射至樣本250上，處理系統可重建構反射樣本250之內部或外部結構的樣本250之影像。
在一些實施例中，控制器50可包含影像處理系統，該影像處理系統包括影像獲取器(未展示)及儲存器(未展示)。影像獲取器可包含一或多個處理器。舉例而言，影像獲取器可包含電腦、伺服器、大型電腦主機、終端機、個人電腦、任何種類之行動計算器件及其類似者或其組合。影像獲取器可經由諸如電導體、光纖電纜、攜帶型儲存媒體、IR、藍牙、網際網路、無線網路、無線電等等或其組合之媒體通信耦接至裝置40之電子偵測器244。在一些實施例中，影像獲取器可自電子偵測器244接收信號，且可建構影像。影像獲取器可因此獲取樣本250之區域的影像。影像獲取器亦可執行各種後處理功能，諸如在所獲取影像上產生輪廓、疊加指示符及類似者。影像獲取器可經組態以執行對所獲取影像之亮度及對比度等的調整。在一些實施例中，儲存器可為諸如以下之儲存媒體：硬碟、快閃驅動器、雲端儲存器、隨機存取記憶體(RAM)、其他類型之電腦可讀記憶體及類似者。儲存器可與影像獲取器耦接，且可用於將經掃描原始影像資料保存為原始影像及後處理影像。
在一些實施例中，控制器50可包括量測電路系統(例如類比至數位轉換器)以獲得經偵測次級電子之分佈。與入射於樣本(例如，晶 圓)表面上之初級光束204之對應掃描路徑資料組合的在偵測時間窗期間收集之電子分佈資料可用於重建構受檢測之晶圓結構之影像。重建構影像可用於顯露樣本250之內部或外部結構的各種特徵，且藉此可用於顯露可能存在於晶圓中之任何缺陷。
在一些實施例中，控制器50可控制聚光透鏡226之激磁的操作及調整。控制器50可基於所選擇之操作模式調整聚光透鏡226之電激磁。如圖2B中所展示，例如在泛射模式下，聚光透鏡226可藉由施加電信號電激磁，使得入射初級電子束204可強聚焦以在光束限制孔徑陣列235之孔徑235-2處或附近形成橫越。然而，在檢測模式下，可將電信號施加至聚光透鏡226，使得入射初級電子束204可弱聚焦以允許初級電子束204之較小部分穿過光束限制孔徑陣列235之孔徑，且藉由物鏡232聚焦於樣本250上。
現參考圖3，其說明符合本發明之實施例的單光束檢測裝置中之電子束工具300之例示性組態。電子束工具300可包含電子源301、庫侖孔徑陣列308、聚光透鏡303、電流限制孔徑板309、光束限制孔徑陣列307、次級電子偵測器305、掃描偏轉單元306及物鏡總成304。應瞭解，視需要可添加或省略或重排序相關組件。
在一些實施例中，電子源301可經組態以自陰極發射初級電子且提取以形成自初級光束交越(虛擬或真實)302發出之初級電子束310。在一些實施例中，初級電子束310可視覺化為沿主光軸300_1自初級光束交越302發射。在一些實施例中，電子束工具300之一或多個元件可與主光軸300_1對準。
參考圖3，庫侖孔徑陣列308可定位於電子源301之直接下 游。如在本發明之上下文中所使用，「下游」係指沿自電子源301開始之初級電子束310之路徑的元件之位置，且「直接下游」係指沿初級電子束310之路徑之第二元件的位置，使得在第一元件與第二元件之間不存在其他元件。舉例而言，如圖3中所說明，庫侖孔徑陣列308可定位於電子源301之直接下游，使得在電子源301與庫侖孔徑陣列308之間沒有置放其他電元件、光學元件或電光元件。此類組態尤其可適用於有效減小庫侖效應。在一些實施例中，孔徑板(例如，槍孔徑板)(未展示)可置放於電子源301與庫侖孔徑陣列308之間，以在入射於庫侖孔徑陣列308上之前阻擋掉初級電子束310之周邊電子，以減小庫侖交互作用效應。
在一些實施例中，庫侖孔徑陣列308可包含波束成形機構。庫侖孔徑陣列308可經組態以阻擋來自最終可不用於形成探測光點的初級電子束310之周邊電子，且以減小庫侖交互作用效應等等。在庫侖孔徑陣列308定位於電子源301之直接下游的一些實施例中，庫侖孔徑陣列308可儘可能接近電子源301定位以在早期階段切斷電子，以進一步減小庫侖交互作用效應。
庫侖孔徑陣列308可包含複數個庫侖孔徑308-1、308-2及308-3。如圖3中所展示，孔徑308-1、308-2及308-3之大小可不同。在一些實施例中，庫侖孔徑陣列308之至少兩個孔徑之大小不同。諸如孔徑308-1之較大孔徑可允許更多電子穿過，因此形成具有較大光束電流之電子束(例如，初級電子束310)。諸如308-2或308-3之較小孔徑可阻擋更多自電子源301發出之周邊電子，因此形成具有較小光束電流之電子束。儘管圖3中之庫侖孔徑陣列308展示三個孔徑，應瞭解，庫侖孔徑陣列308視需要可包含一或多個孔徑。
在一些實施例中，庫侖孔徑陣列308可安置於電子源301之下游或直接下游，且與主光軸300_1正交，且可移動以將其不同孔徑與初級電子束310對準。庫侖孔徑陣列308可安置於垂直或實質上垂直於主光軸300_1之平面上。在一些實施例中，可在X軸或Y軸上調整庫侖孔徑陣列308之位置，使得所要孔徑(例如，孔徑308-1、308-2或308-3)可與主光軸300_1對準且垂直。在一些實施例中，可沿主光軸300_1調整庫侖孔徑陣列308之位置，以更接近或更遠離電子源301。
在一些實施例中，基於操作模式而判定庫侖孔徑陣列308之孔徑，初級電子束310之電子之至少一部分可經由該孔徑穿過。舉例而言，在泛射模式下，諸如孔徑308-1之較大孔徑可用於藉由允許更多電子穿過來形成具有較大光束電流之光束，最終產生較大光束光點。在一些實施例中，在檢測模式下，基於所要檢測解析度及光束電流，孔徑308-1、308-2或308-3中之任一者可用於形成照明聚光透鏡303之初級電子束。對於較高檢測解析度及靈敏度，由於可被允許穿過孔徑之有限數目之電子且因而減小庫侖交互作用效應，可需要使用諸如308-2或308-3之較小孔徑。然而，在一些實施例中，由於時間消耗等，可能不需要自泛射模式下之孔徑308-1切換至檢測模式下之孔徑308-2或308-3，藉此對檢測產出量產生負面影響。
在一些實施例中，如圖3中所展示，所要孔徑(例如，孔徑308-1、308-2或308-3)之幾何中心可與主光軸300_1對準。在一些實施例中，孔徑自例如308-1切換至308-2或自308-1切換至308-3可包括將在使用中之孔徑之幾何中心與主光軸300_1對準。
在一些實施例中，聚光透鏡303可實質上類似於圖2A之聚 光透鏡226，且可執行類似功能。在一些實施例中，聚光透鏡303可經組態以接收被允許穿過庫侖孔徑陣列308之所選擇孔徑的初級電子束310之部分。在一些實施例中，聚光透鏡303可經組態以基於所選擇操作模式聚焦初級電子束310之所接收部分。聚光透鏡303可包含靜電、電磁或複合電磁透鏡等等。在一些實施例中，聚光透鏡303可與諸如圖2A中所說明之控制器50的控制器電耦接或通信耦接。控制器50可將電激磁信號施加至聚光透鏡303以基於所選擇操作模式調整聚光透鏡303之聚焦功率。
現參考圖4A，其說明在泛射模式下電子束工具300及電子束路徑之例示性組態。在圖4A中所展示之泛射模式下，控制器50可將電信號施加至聚光透鏡303，使得可聚焦完全或部分穿過庫侖孔徑陣列308之所選擇孔徑的初級電子束310之電子，以穿過光束限制孔徑陣列307之在使用中的孔徑(例如，孔徑307-2)。在使用中之孔徑可具有用於檢測模式之所要大小，使得孔徑307-2可用於泛射模式及檢測模式，以減小在不同操作模式之間選擇及對準光束限制孔徑陣列307之孔徑所需的時間。在一些實施例中，電子可沿交越平面在使用中之孔徑中形成交越。交越平面可與其中安置光束限制孔徑陣列307之平面重合。在一些實施例中，其中安置光束限制孔徑陣列307之平面的位置可沿主光軸300_1調整以與交越平面重合。電流限制孔徑板309之在使用中之孔徑309-1可經組態以允許電子穿過庫侖孔徑陣列308及光束限制孔徑陣列307之在使用中的孔徑。在一些實施例中，控制器50可將電信號施加至物鏡304，且亦可在檢測模式下使用電信號。物鏡304可經組態以將穿過庫侖孔徑陣列308及光束限制孔徑陣列307之在使用中之孔徑的電子部分聚焦至樣本350上，且於其上形成較大光束光點且用電子泛射樣本350。
在圖4B中所展示之檢測模式下，控制器50可將電信號施加至聚光透鏡303使得初級電子束310之所要部分可穿過光束限制孔徑307之在使用中的孔徑307-2。所要部分隨後可全部藉由物鏡304聚焦以在樣本350之表面上形成較小探測光點。在一些實施例中，控制器50可將電信號施加至物鏡304，且亦可在泛射模式下使用電信號。然而，在檢測模式下，穿過庫侖孔徑陣列308之在使用中的孔徑308-1之周邊電子可藉由電流限制孔徑板309之在使用中的孔徑309-1大部分阻擋掉。切斷周邊電子可減小電流限制孔徑板309與光束限制孔徑陣列307之間的庫侖效應，且因此可改良影像解析度而不在泛射模式與檢測模式之間切換庫侖孔徑陣列308之孔徑，同時改良檢測產出量。
電壓對比缺陷之偵測可尤其包括在泛射操作模式下藉由預充電或樣本泛射突出缺陷，隨後在檢測操作模式下藉由高解析度成像偵測缺陷。在一些實施例中，檢測模式下之探測光點之大小可小於泛射模式下之光束光點，以提供更高的解析度及檢測靈敏度。如先前所提及，儘管探針大小可藉由減小庫侖孔徑陣列308之孔徑大小而減小，但這樣做可對檢測產出量產生負面影響。因此，可需要在保持檢測產出量同時減小檢測模式下之探針大小。
在一些實施例中，電流限制孔徑板309可安置於聚光透鏡303與光束限制孔徑陣列307之間。可選擇電流限制孔徑板309之位置及在使用中之孔徑309-1之大小以在檢測模式下儘可能地阻擋周邊電子，同時允許實質上全部電子處於泛射模式，且因此減小檢測模式下之庫侖效應且改良檢測產出量。在一些實施例中，電流限制孔徑板309可安置於聚光透鏡303之下游或直接下游，且與主光軸300_1正交，且可使用具有較大開 口之孔徑。在一些實施例中，電流限制孔徑板309可沿與主光軸300_1正交之平面安置，使得電流限制孔徑板309與聚光透鏡303之間的距離實質上等於電流限制孔徑板309與光束限制孔徑陣列307之間的距離，且使用具有較小開口之孔徑。
在一些實施例中，電流限制孔徑板309之孔徑大小及位置可判定在檢測模式下減小庫侖效應之效率。舉例而言，若將電流限制孔徑板309更接近聚光透鏡303置放，則可使用較大孔徑大小。在此情況下，儘管孔徑可在檢測模式下較早地阻擋初級電子束310之周邊電子，但阻擋之周邊電子之數目可更少。在一些實施例中，可改變電流限制孔徑板309之孔徑大小或位置以在檢測模式下使庫侖效應之減小最佳化，同時穿過電流限制孔徑板309及光束限制孔徑陣列307之電子之數目可在泛射模式下不受影響。因此，電流限制孔徑板309可包含如圖5中所展示之超過一個孔徑(例如，409-1及409-2)，或可為沿如圖6中所展示之主光軸500_1移動，或可包含超過一個孔徑(例如，509-1及509-2)，且可沿如圖7中所展示之主光軸600_1移動。
在一些實施例中，例如如圖5中所展示，電流限制孔徑板409可包含兩個或更多個孔徑409-1及409-2，且孔徑之大小、間距及形狀可不同。電流限制孔徑板409可沿與主光軸400_1正交或實質上正交之平面定位，使得電流限制孔徑板409之所選擇孔徑之幾何中心與主光軸400_1對準。
在一些實施例中，例如在圖6中，電流限制孔徑板509之位置可基於(但不限於)初級電子束310之大小、聚光透鏡303之聚焦功率、泛射模式下之所要光束電流等沿主光軸500_1調整。舉例而言，在泛射模式 下，電流限制孔徑板509可沿主光軸500_1安置於距聚光透鏡303之第一距離處，使得其允許具有所要光束電流之電子束穿過且入射於物鏡總成304上，且在檢測模式下，將電流限制孔徑板509置放在與泛射模式下相同的位置處可顯著地減小庫侖交互作用效應。
在一些實施例中，例如在圖7中，電流限制孔徑陣列609可包含兩個或多個孔徑，且可調整沿主光軸600_1之限制孔徑板609之位置以最小化或減小庫侖交互作用效應，藉此增強在檢測操作模式下之成像解析度。在調整電流限制孔徑之大小時可遇到的若干問題中之一者可為執行以下操作所消耗之時間，該操作包括但不限於移動電流限制孔徑板(例如，電流限制孔徑板509)，將電流限制孔徑與主光軸600_1對準，從而對檢測產出量產生負面影響。在一些實施例中，電流限制孔徑509-1之大小及沿主光軸600_1之電流限制孔徑板509之位置可為固定的，而與操作模式無關。
返回參考圖3，光束限制孔徑陣列307可經組態以允許在泛射模式下來自聚光透鏡303之電子束之實質上全部電子，且阻擋掉周邊電子以在檢測模式下在樣本350上獲得所要探測電流。樣本350上之探測光點之大小可藉由光束限制孔徑陣列307之所選擇孔徑之大小判定。
在一些實施例中，光束限制孔徑陣列307可包含光束限制孔徑307-1、307-2及307-3。儘管圖3展示不同大小之至少兩個光束限制孔徑(例如，307-2及307-3)，應瞭解，所有光束限制孔徑可具有類似大小。光束限制孔徑陣列307可安置於電流限制孔徑板309之下游或直接下游且與主光軸300_1正交。在一些實施例中，光束限制孔徑陣列307可安置於電流限制孔徑板309與次級電子偵測器305之間。光束限制孔徑陣列307之 位置可沿X軸、Y軸或Z軸調整。在一些實施例中，可在X軸或Y軸上調整光束限制孔徑陣列307之位置，使得所選擇光束限制孔徑可與主光軸300_1對準。在一些實施例中，例如可使光束限制孔徑307-2對準，使得光束限制孔徑307-2之幾何中心可與主光軸300_1對準。光束限制孔徑陣列307之位置可沿Z軸調整，平行於主光軸300_1以調整光束限制孔徑陣列307與電流限制孔徑板309之間的距離。在一些實施例中，可調整光束限制孔徑陣列307與電流限制孔徑板309之間的距離以調整庫侖交互作用效應。
在現有電壓對比缺陷偵測及檢測工具中，所遇到的挑戰中之一些尤其包括光束限制孔徑陣列307之允許大小的限制及光束限制孔徑陣列307之有限移動範圍。另外，光束限制孔徑陣列307之光束限制孔徑可遠離彼此定位以阻擋來自聚光透鏡303之電子束之周邊電子的所要部分，從而限制可採用之光束限制孔徑之數目。因此，可能需要在諸如聚光透鏡303與光束限制孔徑陣列307之間的電流限制孔徑板309中提供電流限制孔徑，以在檢測模式下阻擋周邊電子且減小入射於光束限制孔徑陣列307上之電子束之大小，同時在泛射模式下允許初級電子束310之實質上全部電子穿過。將電流限制孔徑板309置放在聚光透鏡303與光束限制孔徑陣列307之間可進一步允許以減小之間距提供更多光束限制孔徑。
電子束工具300可進一步包括偏轉掃描單元306。在一些實施例中，偏轉掃描單元306可定位於初級投影光學系統(未在圖3中說明)內部。在檢測模式下，偏轉掃描單元306可經組態以使初級光束310偏轉以掃描樣本350之表面。物鏡總成304及次級電子偵測器305可實質上分別類似於圖2A之物鏡總成232及電子偵測器244，且可執行實質上類似的功 能。
在一些實施例中，可調整庫侖孔徑陣列308以自使用較大孔徑308-1切換至較小孔徑308-2或308-3，以增強檢測模式下之檢測解析度及檢測靈敏度或缺陷可偵測性。
現參考圖8，其說明符合本發明之實施例的單光束裝置中之電子束工具800之例示性組態。電子束工具800可包含電子源301、庫侖孔徑陣列308、聚光透鏡303、電流限制孔徑板309、光束限制孔徑陣列307、物鏡總成822及信號電子偏轉器825。在一些實施例中，電子束工具800可進一步包含多個電子偵測器，諸如透鏡內電子偵測器803及805。在一些實施例中，透鏡內電子偵測器803及805可分別耦接至電子束工具800之第一通道及第二通道。在一些實施例中，可針對不同檢測特性使每一通道最佳化。舉例而言，在一些實施例中，可使第一通道最佳化以用於高速偵測，同時可使第二通道最佳化以用於高解析度檢測。
如上文關於圖4A所解釋，當裝置在泛射模式下操作時，聚光透鏡303可聚焦初級電子束310，使得初級電子束310之電子可穿過庫侖孔徑陣列308之所選擇孔徑308-1及光束限制孔徑陣列307之在使用中之孔徑(例如，孔徑307-2)。在一些實施例中，電子可沿交越平面在使用中之孔徑307-2附近形成交越。交越平面可與其中安置光束限制孔徑陣列307之平面重合。電流限制孔徑板309之在使用中之孔徑309-1可經組態以允許電子穿過庫侖孔徑陣列308及光束限制孔徑陣列307之在使用中之孔徑。
電子束工具800可包含物鏡總成822(例如，圖4A之物鏡304)。在一些實施例中，物鏡總成822可包含複合電磁透鏡，該複合電磁透鏡包括包含激磁線圈822M、磁透鏡主體822A及內磁極片822C之磁透鏡 以及由內磁極片822C(類似於圖2之磁極片232e)及控制電極822B(類似於圖2之控制電極232b)形成之靜電透鏡，其一起工作以將初級電子束310聚焦在樣本850處。當裝置在泛射模式下操作時，物鏡總成822可經組態以將穿過庫侖孔徑陣列308及光束限制孔徑陣列307之在使用中之孔徑的初級電子束310部分聚焦至樣本850上，且在樣本850上形成較大泛射光束光點872f，以預充電樣本850之部分。
如先前關於圖2A所描述，初級電子束310之電子與樣本850之交互作用可產生信號電子(例如，信號電子沿路徑881及891行進)。在一些實施例中，信號電子可包括SE及BSE。當裝置在泛射模式下操作時，初級電子束310之電流可達到實質上高位準(例如，>2000nA)，且可加速初級電子束310之電子以具有實質上較高動能。因此，在泛射模式期間產生之信號電子可達到實質上高位準(例如，若良率為1，則大致達至初級光束電流之類似位準)，且取決於著陸能量，信號電子亦將具有實質上較高動能，例如自幾keV達至電子源發射能量。若此等大量的高能信號電子撞擊透鏡內電子偵測器803及805，則偵測器表面可被存在於真空中之積聚含碳材料污染，且被高能量及大量的信號電子轟擊，從而可使得偵測器隨著時間推移老化。此外，由於高能信號電子引起之突波電流或過電流，連接至透鏡內電子偵測器803及805之電子電路(例如，低雜訊放大器)可損壞。
為減輕在泛射模式期間的此等潛在問題，在一些實施例中，電子束工具800可包含偵測器保護機構，該偵測器保護機構經組態以當裝置在泛射模式下操作時防止信號電子到達電子偵測器。
在一些實施例中，可置放控制電極822B以在樣本850與透 鏡內電子偵測器803及805之間形成主動能量濾光器。在一些實施例中，控制電極822B可安置於樣本850與物鏡總成822之磁透鏡822M之間。當參考樣本850藉由電源供應器870將控制電極822B偏壓至電壓時，在控制電極822B與樣本850之間產生電場，從而產生信號電子之靜電位能障壁。靜電位能障壁阻擋掉具有低於障壁之臨限能量位準之發射能量的信號電子。應理解，與僅使用被動元件之「被動濾光器」相反，「主動濾光器」意謂使用主動組件之電子濾光器，諸如產生「主動」電場之電極。
舉例而言，如圖8中所展示，參考樣本850將控制電極822B負偏壓，使得帶負電荷之信號電子(例如，在路徑881上之SE)反射回樣本850，此係因為路徑881上之SE沒有足夠的能量穿過能量障壁。儘管具有高於障壁之臨限能量位準之發射能量的信號電子(例如，路徑891上之BSE)可克服能量障壁，且朝向透鏡內電子偵測器805傳播，但此等BSE可能不會損壞透鏡內電子偵測器805或相關聯之電子電路，此係因為此等BSE之良率相對較低。舉例而言，當在泛射模式下初級電子束310之探測電流在1000至2000nA範圍內時，所得信號電子可主要包含SE。因此，將SE(例如，路徑881上之電子)反射回樣本850可顯著地減小到達偵測器之所有電子之數目，藉此減小放大器過電流或偵測器污染之可能性。此外，反射之SE可輔助樣本預充電製程。
現參考圖9A至圖9C，其說明包括符合本發明之實施例的電子偵測器保護器906之另一實施例的例示性電子束工具900。
主動能量濾光器(諸如圖8中所展示之主動能量濾光器)產生可影響初級電子束310中之電子的電場。在一些實施例中，可能需要在使對初級電子之影響最小化同時保護偵測器。此外，在一些實施例中，亦可 能需要在泛射模式與檢測模式之間維持初級光束條件(例如，施加至初級電子之磁場及電場的強度)不變，以實現更快的模式切換。與圖8之電子束工具800相比較，電子束工具900包含安置在透鏡內電子偵測器805附近之主動能量濾光器906。主動能量濾光器906可經組態以在泛射模式下濾出信號電子991。當裝置在檢測模式下操作時，主動能量濾光器906可能不會啟動，使得信號電子991可穿過主動能量濾光器906，且藉由透鏡內電子偵測器805來偵測。由於能量濾光器906可遠離主光軸安置，因此與電子束工具800相比較，對初級電子束之影響可減小。
如圖9B中所展示，主動能量濾光器906可包含高電壓電極906hv及接地電極906g。電極906hv及906g可為網格型電極。在泛射模式期間，參考接地電極906g可將高電壓電極906hv負偏壓以產生電場，使得帶負電荷信號電子朝向樣本850反射。在一些實施例中，藉由電源供應器905v供應之偏壓電壓可改變以調整主動能量濾光器906之能量障壁。舉例而言，可將偏壓電壓升高以阻擋包括BSE及SE之全部信號電子；且減小以僅阻擋具有較低發射能量之信號電子(例如，SE)，同時允許具有較高發射能量之信號電子(例如，BSE)穿過透鏡內電子偵測器805。
在一些實施例中，高電壓電極906hv及接地電極906g可包含由導電材料構成之網格類結構，諸如金屬、合金、半導體或複合物等等。高電壓電極906hv及接地電極906g可安置於物鏡總成822與透鏡內電子偵測器805之間。在一些實施例中，高電壓電極906hv及接地電極906g可安置為比物鏡總成822更接近透鏡內電子偵測器805。
如圖9C中所展示，主動能量濾光器906可包含管狀電極906e而非網格型結構。類似於圖9B中之網格型高電壓電極906hv，可參考 接地電極906g將管狀電極906e負偏壓以產生電場。
現參考圖10A至圖10B，其為說明符合本發明之實施例的在泛射模式(圖10A)及檢測模式(圖10B)下操作之例示性電子束工具1000的示意圖。電子束工具1000可以與圖9A之電子束工具900實質上類似的方式操作，此係因為當工具處於泛射模式時，防止信號電子1091到達透鏡內電子偵測器805。
在一些實施例中，工具1000可包含可在用於泛射模式(圖10A)之第一位置與用於檢測模式(圖10B)之第二位置之間移動的電子擋止件1006。如圖10A中所展示，當工具1000在泛射模式下操作時，電子制動器1006可定位於樣本850與透鏡內電子偵測器805之間的第一位置中，使得自樣本850產生之信號電子1091藉由電子擋止件1006阻擋。在一些實施例中，電子擋止件1006可為由能夠使進入信號電子之能量衰減之材料製成的板。舉例而言，電子擋止件1006可包含半導體材料(諸如氮化矽)或導電材料(諸如鋁薄膜)，其提供衰減能力同時亦提供某一位準之導電率以釋放可在電子擋止件1006內自信號電子之入射而積聚的任何電荷。在一些實施例中，電子擋止件1006可連接至地面。
如圖10B中所展示，當工具1000在檢測模式下操作時，電子擋止件1006可定位於遠離信號電子1093行進之路徑的第二位置中，使得信號電子1093可到達透鏡內電子偵測器805之表面以用於偵測。
在一些實施例中，工具1000可使用移動機構(未展示)，該移動機構可能夠在第一位置與第二位置之間快速地移動電子擋止件1006，使得整個系統之產出量將不受模式切換影響。舉例而言，在一些實施例中，壓電馬達可用於移動電子擋止件1006。
現參考圖11A至圖11B，其為說明符合本發明之實施例的在泛射模式(圖11A)及檢測模式(圖11B)下操作之例示性電子束工具1100的示意圖。與圖10A至圖10B之電子束工具1000相比較，電子束工具1100可經組態以基於操作模式改變信號電子之路徑(例如，在1191與1193之間)，而非移動能量濾光器(例如，圖10A至圖10B之電子擋止件1006)。
在泛射模式下，如圖11A中所展示，信號電子偏轉器825可使信號電子1191朝向由電子擋止件1106保護之透鏡內電子偵測器803偏轉。在檢測模式下，如圖11B中所展示，信號電子偏轉器825可使信號電子1193朝向透鏡內電子偵測器805偏轉以用於偵測。在一些實施例中，信號電子偏轉器825可包含經組態以產生電場及磁場之韋恩濾光器(Wien filter)。
在一些實施例中，用於電子擋止件1106之移動機構(未展示)可能太慢，以至於基於操作模式將濾光器移入或移出可對整個系統產出量產生負面影響。在此情況下，可能需要將電子擋止件1106置放於透鏡內電子偵測器803(未使用)之前方，且在工具自泛射模式切換至檢測模式時將信號電子朝向透鏡內電子偵測器805重新路由。由於操作模式切換(在泛射模式與檢測模式之間)依賴於信號電子(例如，在1191與1193之間)之重新路由而非電子擋止件1106之置放，因此工具1100可利用相對較慢之移動機構，諸如步進馬達。
在一些實施例中，電子擋止件1106可包含主動濾光器，其類似於關於圖9A至圖9C所描述之主動能量濾光器906。在一些實施例中，電子擋止件1106可包含被動能量濾光器，其類似於圖10A至圖10B中所展示之電子擋止件1006。
現參考圖12A至圖12C，其為說明符合本發明之實施例的在泛射模式(圖12A)及檢測模式(圖12B)下操作之例示性電子束工具1200的示意圖。類似於圖11A至圖11B中所展示之電子束工具1100，電子束工具1200可基於操作模式使用信號電子偏轉器825以使信號電子朝向不同目標偏轉。舉例而言，在泛射模式下，如圖12A中所展示，信號電子偏轉器825可使信號電子1291朝向緊鄰透鏡內電子偵測器805定位之電子擋止件1206偏轉。在檢測模式下，如圖12B中所展示，信號電子偏轉器825可使信號電子1293朝向透鏡內電子偵測器805偏轉以用於偵測。在一些實施例中，電子擋止件1206可包含被動能量濾光器，其類似於圖10A至圖10B中所展示之電子擋止件1006。
如圖12A至圖12C中所說明，在一些實施例中，電子擋止件1206可更遠離主光軸800_1定位。因此，在泛射模式期間，信號電子偏轉器825可需要產生更強的偏轉功率來彎曲以使具有較大偏轉極角(相對於主光軸800_1之極角)之信號電子偏轉。
圖12C展示圖12A至圖12B中所展示之電子束工具1200之透鏡內電子偵測器803、805及電子擋止件1206之三維表示。在一些實施例中，透鏡內電子偵測器803、805及電子擋止件1206可配置於由X軸及Y軸形成之XY平面上，其中主光軸800_1與Z軸對準。在一些實施例中，透鏡內電子偵測器803、805及電子擋止件1206可同與X軸對準之軸線800_2一起定位。
當電子束工具1200在檢測模式下操作時，可將信號電子1293引導至透鏡內電子偵測器805。當電子工具1200在泛射模式下操作時，信號電子1291可更遠離主光軸800_1彎曲且引導至電子擋止件1206。 因此，在一些實施例中，主光軸800_1與透鏡內電子偵測器805之中心之間的距離1235可小於主光軸800_1與擋止件1206之中心之間的距離1236。
在典型的電子束檢測系統中，增加之偏轉極角可引起增加之偏轉像差，諸如分散類色像差，其可使初級光束解析度劣化。然而，由於在泛射模式期間無影像產生，因此檢測系統可能不需要在泛射模式期間提供高解析度效能，且因此信號電子1291可以較大偏轉極角偏轉而不影響整個系統效能。另一方法為改變信號電子相對於偵測器之相對方位角。然而，旋轉偵測器比旋轉光束更不可行，這引起下一實施例。
圖13展示符合本發明之實施例的電子束工具1300之透鏡內電子偵測器803、805及電子擋止件1306之另一例示性配置。類似於圖12C之電子束工具1200，在一些實施例中，透鏡內電子偵測器803、805及電子擋止件1306可配置於XY平面上。在一些實施例中，透鏡內電子偵測器803、805可與例如與X軸對準之軸線800_2一起定位，且電子擋止件1306可與例如與Y軸對準之軸線800_3一起定位。
當電子束工具1300在檢測模式下操作時，可將信號電子1393引導至偵透鏡內電子測器805。當電子束工具1300在泛射模式下操作時，信號電子1391可圍繞主光軸800_1彎曲且引導至電子擋止件1306。舉例而言，在泛射模式期間，信號電子偏轉器(諸如圖12A至圖12B之信號電子偏轉器825)可產生旋轉電磁場，以使信號電子1391圍繞主光軸800_1朝向電子擋止件1306旋轉約90度(如藉由方位角1337所展示)。
因此，在一些實施例中，(主光軸800_1與透鏡內電子偵測器805之中心之間的)距離1335與(主光軸800_1與擋止件1306之中心之間的)距離1336可相同。換言之，偏轉極角(相對於主光軸800_1之極角)在操 作模式之間可能不會發生實質上改變，而防止泛射模式下之信號電子隨著其方位旋轉到達透鏡內電子偵測器805。在一些實施例中，極角可在5度內保持相同。在此等組態中，在泛射模式期間不需要增加信號電子偏轉器之彎曲功率，其對於某些實施例可為合乎需要的，此係因為減小韋恩濾光器中之電弧放電及產熱之風險。
現參考圖14，其說明表示符合本發明之實施例的在單光束裝置中之樣本的表面上形成探測光點之例示性方法1400的製程流程圖。舉例而言，方法1400可藉由如圖1中所展示之帶電粒子束檢測系統100之控制器50執行。控制器50可經程式化以執行方法1400之一或多個區塊。舉例而言，控制器50可將電信號施加至聚光透鏡，以基於所選擇操作模式調整初級帶電粒子束之聚焦且進行其他功能。
在步驟1410中，可將帶電粒子源(例如，圖3之電子源301)啟動以產生帶電粒子束(例如，圖3之初級電子束310)。電子源可由控制器(例如，圖1之控制器50)啟動。舉例而言，可控制電子源以發射初級電子，以沿主光軸(例如，圖3之主光軸300_1)形成電子束。電子源可例如藉由使用軟體、應用程式或指令集遠程啟動，以用於控制器之處理器經由控制電路向電子源供電。
EBI系統可提供用以支撐多種操作模式之機構。舉例而言，電子束工具(例如，圖3之電子束工具300)可經組態以在用於藉由用帶電粒子(例如，電子)泛射樣本之表面來突出電壓對比缺陷的泛射模式下操作，且在使用高解析度成像方法來分析在泛射模式期間突出之任何缺陷的檢測模式下操作。電子束工具可經組態以在操作模式之間切換。舉例而言，電壓對比缺陷偵測及分析之完全掃描可包括將樣本之表面泛射預定之 持續時間，隨後對由泛射識別之任何缺陷進行高解析度檢測。
在步驟1420中，可選擇電子束工具之操作模式，諸如泛射模式或檢測模式。在一些實施例中，使用者可基於因數選擇操作模式，該等因數包括(但不限於)應用、要求及所要分析。在一些實施例中，電子束工具可經程式化以在無使用者交互作用之情況下運行，例如，執行操作模式之選擇，在所選擇操作模式下操作檢測工具，或執行包括切換操作模式之一系列步驟。舉例而言，控制器(例如，圖2之控制器50)可經程式化以藉由啟動泛射模式來啟動電壓對比缺陷偵測，以調整聚光透鏡(例如，圖3之聚光透鏡303)之電激磁來調整聚焦功率，以在完成泛射之後切換至檢測模式及類似者。
在步驟1430中，電子束工具可經組態以在泛射模式下操作，其中控制器可將電信號施加至聚光透鏡，使得可聚焦穿過孔徑陣列(例如，圖3之庫侖孔徑陣列308)之所選擇孔徑的初級電子束之實質上全部電子以在交越平面中形成交越。交越平面可與其中安置光束限制孔徑陣列(例如，圖3之光束限制孔徑陣列307)之平面重合。光束限制孔徑陣列可經組態以允許來自聚光透鏡之電子束的實質上全部電子通過且引導初級電子束朝向物鏡(例如，圖3之物鏡總成304)。物鏡可經組態以散焦初級電子束以在樣本(例如，圖3之樣本350)之表面上形成探測光點。
電子束工具可包含經組態以基於操作模式允許初級電子束之電子通過的電流限制孔徑陣列(例如，圖5之電流限制孔徑板409)。舉例而言，在泛射模式下，電流限制孔徑板可允許初級電子束之實質上全部電子穿過。可調整電流限制孔徑板沿Z軸之位置，使得最大電子可穿過以允許具有較大光束電流之光束的形成。電流限制孔徑板可置放於聚光透鏡之 下游及沿主光軸位於與聚光透鏡相距最佳距離處。
離開物鏡且入射於樣本之表面上的電子束可包含具有較大光束電流之散焦光束。由散焦電子束形成之探測光點可包含散焦較大探測光點，該探測光點經組態以用諸如電子之帶電粒子泛射樣本之表面。可將樣本泛射預定之持續時間，或可基於因數而調整時間，該等因數包括(但不限於)樣本、應用、缺陷特性及類似者。樣本表面上之特徵之導電性的變化使得由光束樣本交互作用發射之次級電子產生的影像對比發生變化。
此外，當電子束工具在泛射模式下操作時，為了保護電子偵測器，偵測器保護器可經組態以防止複數個信號電子到達電子偵測器。在一些實施例中，包含主動能量濾光器(例如，由圖8中之控制電極822B及樣本850形成的能量濾光器；圖9A之主動能量濾光器906)之偵測器保護器可經組態以濾出在泛射模式期間自樣本產生之高能信號電子。當裝置在檢測模式下操作時，主動能量濾光器可能不會啟動，使得信號電子可穿過主動能量濾光器，且藉由電子偵測器來偵測。在一些實施例中，包含電子擋止件(例如，圖10A之電子擋止件1006、圖11A之1106及圖12A之1206)之偵測器保護器可經組態以在泛射模式期間阻擋高能信號電子。
在步驟1440中，在檢測操作模式下，自初級光束交越(虛擬或真實)(例如，圖4B之初級光束交越302)發出之初級電子束可穿過庫侖孔徑陣列之庫侖孔徑(例如，圖4B之孔徑308-1)。儘管使用較小孔徑(例如，圖4B之孔徑308-2或308-3)可藉由減小庫侖交互作用效應增強檢測解析度及靈敏度，調整庫侖孔徑陣列以自較大孔徑(例如，孔徑308-1)切換至較小孔徑(例如，較小孔徑308-2或308-3)可對檢測產出量產生負面影響。因此，可能需要在泛射操作模式及檢測操作模式期間維持庫侖孔徑陣 列之孔徑大小。在一些實施例中，可調整庫侖孔徑陣列以自使用較大孔徑切換至較小孔徑，以增強檢測解析度及檢測靈敏度或缺陷可偵測性。
控制器可調整聚光透鏡之電激磁以調整聚光透鏡之聚焦功率。可將電信號施加至聚光透鏡，使得可使用物鏡聚焦初級電子束之探測細光束，以在樣本之表面上形成聚焦探測光點。施加至聚光透鏡之電信號可使得初級電子束入射於孔徑板上，使得可阻擋初級電子束之周邊電子之部分朝向樣本傳播。在檢測操作模式下，孔徑板可充當電流限制孔徑板，該電流限制孔徑板經組態以修整初級電子束之周邊電子且減小庫侖交互作用效應。在一些實施例中，電流限制孔徑板可包含孔徑陣列。
在檢測操作模式下，電流限制孔徑板之位置與其在泛射模式下之位置相比較可能未經調整。此可有助於最小化由於啟動機械組件以使得電流限制孔徑板能夠移動，對準電流限制孔徑板引起之檢測延遲，使得電流限制孔徑之幾何中心與主光軸及系統之其他組件對準，同時藉由阻擋掉周邊電子減小庫侖交互作用效應。
在一些實施例中，可基於因數沿主光軸調整電流限制孔徑板之位置，該等因數包括(但不限於)初級電子束大小、聚光透鏡之聚焦功率、所要探測光束電流及類似者。舉例而言，電流限制孔徑板與光束限制孔徑陣列之間的距離可藉由調整電流限制孔徑板之位置來增加以最小化庫侖交互作用效應。在一些實施例中，可例如藉由減小所選擇電流限制孔徑之大小或在電流限制孔徑板中選擇複數個陣列的較小電流限制孔徑來調整電流限制孔徑板之孔徑的大小以最小化庫侖交互作用效應。較小電流限制孔徑可允許較少電子穿過，且因此最小化庫侖交互作用效應。
穿過電流限制孔徑板之電流限制孔徑的電子之部分可穿過 定位於電流限制孔徑板之下游或直接下游之光束限制孔徑陣列的一個光束限制孔徑。該部分可引導朝向物鏡且入射於物鏡上，該物鏡經組態以將該部分聚焦在樣本之表面上以形成探測光點。物鏡之電激磁在泛射模式下及在檢測模式下可相同。電激磁可包含電信號(例如，電壓、電流及類似者)，例如以調整影響彼部分之電子之能量、路徑、方向及類似者的電場或磁場。
此外，當電子束工具在檢測模式下操作時，偵測器保護器可經組態以允許複數個信號電子到達電子偵測器。在一些實施例中，包含主動能量濾光器(例如，由圖8中之控制電極822B及樣本850形成之能量濾光器；圖9A之主動能量濾光器906)之偵測器保護器可不啟動，使得信號電子可穿過主動能量濾光器且藉由電子偵測器來偵測。在一些實施例中，包含電子擋止件(例如，圖10A之電子擋止件1006、圖11A之1106及圖12A之1206)之偵測器保護器可經組態以遠離信號電子行進之路徑移動，使得信號電子可藉由電子偵測器來偵測。
可使用以下條項來進一步描述實施例：
1.一種帶電粒子束裝置，其包含：一帶電粒子源，其經組態以沿一主光軸產生一初級帶電粒子束；一第一孔徑陣列，其包含經組態以允許該初級帶電粒子束之至少一第一部分穿過的一第一孔徑；一聚光透鏡，其經組態以基於該裝置之一所選擇的操作模式聚焦該初級帶電粒子束之該至少一第一部分，其中該所選擇的操作模式包括一第一模式及一第二模式；及一孔徑板，其包含經組態以形成該初級帶電粒子束之一第二部分的 一第二孔徑，其中：在該第一操作模式下，該初級帶電粒子束之該第二部分的實質上全部用於泛射一樣本之一表面，且在該第二操作模式下，該初級帶電粒子束之該第二部分中的至少一些用於檢測該樣本之該表面。
2.如條項1之裝置，其中該第一孔徑經組態以阻擋該初級帶電粒子束之周邊帶電粒子，以形成該初級帶電粒子束之該第一部分。
3.如條項1及2中任一項之裝置，其中該第一孔徑陣列包括大小不同的至少兩個孔徑。
4.如條項1至3中任一項之裝置，其中該第一孔徑陣列安置於實質上垂直於該主光軸之一第一平面中且可在該第一平面中移動。
5.如條項1至4中任一項之裝置，其中該第一孔徑陣列沿該主光軸安置於該帶電粒子源與該聚光透鏡之間。
6.如條項1至5中任一項之裝置，其中該第二孔徑為一電流限制孔徑，其經組態以：在該第一操作模式下，允許該初級帶電粒子束之該第一部分的實質上全部帶電粒子穿過，以形成該初級帶電粒子束之該第二部分；且在該第二操作模式下，阻擋該初級帶電粒子束之該第一部分的周邊帶電粒子以形成該初級帶電粒子束之該第二部分。
7.如條項1至6中任一項之裝置，其中該孔徑板可沿該主光軸移動。
8.如條項7之裝置，其中該孔徑板包含可沿實質上垂直於該主光軸之一第二平面移動的一電流限制孔徑陣列。
9.如條項1至6中任一項之裝置，其中該孔徑板包含可沿實質上垂直於該主光軸之一第二平面移動的一電流限制孔徑陣列。
10.如條項1至9中任一項之裝置，其進一步包含一光束限制孔徑陣列，該光束限制孔徑陣列經組態以在該第二模式下限制該初級帶電粒子束之該第二部分的一光束電流。
11.如條項10之裝置，其中該光束限制孔徑陣列包含複數個光束限制孔徑，且該複數個光束限制孔徑中之至少兩個光束限制孔徑大小不同。
12.如條項10及11中任一項之裝置，其中該光束限制孔徑陣列安置於實質上垂直於該主光軸之一第三平面中且可在該第三平面中移動。
13.如條項11及12中任一項之裝置，其中在該第一操作模式及該第二操作模式下，該第一孔徑與該複數個光束限制孔徑中之一光束限制孔徑相同。
14.如條項12及13中任一項之裝置，其中在該第一操作模式下，該聚光透鏡經組態以使得該初級帶電粒子束之該第二部分形成接近該第三平面之一交越，使得該初級帶電粒子束之該第二部分之實質上全部帶電粒子穿過該光束限制孔徑陣列之一孔徑。
15.如條項14之裝置，其中在該第二操作模式下，該光束限制孔徑陣列之該孔徑經組態以限制該初級帶電粒子束之該第二部分之一光束電流。
16.如條項8至15中任一項之裝置，其進一步包含一物鏡，其中在該第一操作模式下，該物鏡經組態以散焦該初級帶電粒子束之該第二部分，且在該樣本之該表面上形成一第一光點，該第一光點具有一第一電流位準。
17.如條項16之裝置，其中在該第二操作模式下，該物鏡經組態以聚焦穿過該光束限制孔徑陣列之該孔徑的該初級帶電粒子束之該第二部分中的該至少一些，以在該樣本之該表面上形成一第二光點，該第二光點具有一第二電流位準。
18.如條項17之裝置，其中在該第一操作模式下，該物鏡之一電激磁與在該第二模式操作下該物鏡之一電激磁相同或實質上類似。
19.如條項17至18中任一項之裝置，其中該第一電流位準大於或等於該第二電流位準。
20.如條項17至19中任一項之裝置，其中該第一光點大於或等於該第二光點。
21.如條項1至20中任一項之裝置，其進一步包含一控制器，該控制器經組態以：在該第一模式下，對該樣本之該表面執行帶電粒子泛射；且在該第二模式下，執行該樣本之該表面之帶電粒子束檢測。
22.如條項21之裝置，其中該控制器進一步經組態以基於所選擇操作模式調整該聚光器透鏡之一電激勵。
23.如條項1至22中任一項之裝置，其進一步包含：一電子偵測器，其經組態以在該裝置處於該第二操作模式時，偵測由該初級帶電粒子束入射至該樣本上而產生的複數個信號電子；及一偵測器保護器，其經組態以在該裝置處於該第一操作模式時防止該複數個信號電子到達該電子偵測器。
24.如條項23之裝置，其中該複數個信號電子包含反向散射電子(BSE)或次級電子(SE)。
25.如條項23及24中任一項之裝置，其中該控制器進一步經組態以基於該所選擇操作模式控制該偵測器保護器。
26.如條項23至25中任一項之裝置，其中該偵測器保護器包含經組態以產生一電場之一主動能量濾光器，該電場反射該複數個信號電子之全部或一子集。
27.如條項26之裝置，其中該主動能量濾光器包含定位於該樣本與該物鏡之間的一電極，其中該電極經組態以相對於該樣本負偏壓以產生該電場。
28.如條項27之裝置，其中該電極為該物鏡之一部分。
29.如條項26之裝置，其中該主動能量濾光器包含定位於該電子偵測器與該物鏡之間的一第一電極及一第二電極，其中該第一電極經組態以相對於該第二電極負偏壓以產生該電場。
30.如條項29之裝置，其中該第一電極包含一網狀電極。
31.如條項29之裝置，其中該第一電極包含一管狀電極。
32.如條項29至31中任一項之裝置，其中該第二電極包含一網狀電極。
33.如條項29至32中任一項之裝置，其中該第二電極連接至一地面。
34.如條項23至25中任一項之裝置，其中該偵測器保護器包含可在一第一位置與一第二位置之間移動的一電子擋止件，其中：當該裝置處於該第一操作模式時，該電子擋止件定位於該樣本與該電子偵測器之間的該第一位置中，且經組態以阻擋該複數個信號電子，且當該裝置處於該第二操作模式時，將該電子擋止件定位於遠離該電 子偵測器之該第二位置中，且經組態以允許該複數個信號電子穿過該電子偵測器。
35.如條項34之裝置，其中該電子擋止件包含一金屬板。
36.如條項34及35中任一項之裝置，其中該電子擋止件連接至一地面。
37.如條項34至36中任一項之裝置，其中該偵測器保護器進一步包含一偏轉器，該偏轉器經組態以改變該複數個信號電子之方向，其中：當該裝置處於該第一操作模式時，該偏轉器經組態以使該複數個信號電子朝向該電子擋止件偏轉，且當該裝置處於該第二操作模式時，該偏轉器經組態以使該複數個信號電子朝向該電子偵測器偏轉。
38.如條項37之裝置，其中該偏轉器包含一電場產生器及一磁場產生器。
39.如條項37及38中任一項之裝置，其中該偏轉器為一韋恩濾光器。
40.如條項23至25中任一項之裝置，其中該偵測器保護器包含：一電子擋止件，其定位於該電子偵測器附近；及一偏轉器，其經組態以改變該複數個信號電子之方向，其中：當該裝置處於該第一操作模式時，該偏轉器經組態以使該複數個信號電子相對於該主光軸以一第一極性偏轉角及一第一方位偏轉角朝向該電子擋止件偏轉，且當該裝置處於該第二操作模式時，該偏轉器經組態以使該複數個信號電子相對於該主光軸以一第二極性偏轉角及一第二方位偏轉角朝向該電 子偵測器偏轉。
41.如條項40之裝置，其中該電子擋止件比該電子偵測器更遠離該主光軸定位。
42.如條項40及41中任一項之裝置，其中該第一極性偏轉角大於該第二極性偏轉角。
43.如條項40至42中任一項之裝置，其中該第一方位偏轉角與該第二方位偏轉角相同或實質上類似。
44.如條項40之裝置，其中將該電子偵測器及該電子擋止件定位於該主光軸周圍。
45.如條項40及44中任一項之裝置，其中該第一極性偏轉角與該第二極性偏轉角相同或實質上類似。
46.如條項40、44至45中任一項之裝置，其中該第一方位偏轉角與該第二方位偏轉角不同。
47.如條項40、44至46中任一項之裝置，其中該第一方位偏轉角與該第二方位偏轉角之間的差近似90度。
48.如條項40至47中任一項之裝置，其中該電子擋止件包含一金屬板。
49.如條項40至48中任一項之裝置，其中該電子擋止件連接至一地面。
50.如條項40至49中任一項之裝置，其中該偏轉器包含一電場產生器及一磁場產生器。
51.如條項40至50中任一項之裝置，其中該偏轉器為一韋恩濾光器。
52.一種在一帶電粒子束裝置中之一樣本之一表面上形成一探測光點的方法，該帶電粒子束裝置包含一第一孔徑陣列、一聚光透鏡、一第二孔徑陣列及一孔徑板，該方法包含：啟動一帶電粒子源以沿一主光軸產生一初級帶電粒子束；及在該帶電粒子束裝置之一第一操作模式與一第二操作模式之間選擇，其中：在該第一操作模式下，該聚光透鏡經組態以聚焦該初級帶電粒子束之至少一第一部分，使得該至少一第一部分穿過該孔徑板之一孔徑以形成該初級帶電粒子束之一第二部分，且該初級帶電粒子束之該第二部分之實質上全部用於泛射一樣本之一表面，且在該第二操作模式下，該聚光透鏡經組態以聚焦該初級帶電粒子束之該至少一第一部分，使得該孔徑板之該孔徑阻擋掉該至少一第一部分之周邊帶電粒子以形成該初級帶電粒子束之該第二部分，且該初級帶電粒子束之該第二部分中的至少一些用於檢測該樣本之該表面。
53.如條項52之方法，其進一步包含阻擋該初級帶電粒子束之周邊帶電粒子以形成該初級帶電粒子束之該至少第一部分。
54.如條項52及53中任一項之方法，其中該第一孔徑陣列安置於實質上垂直於該主光軸之一第一平面中且可在該第一平面中移動。
55.如條項52至54中任一項之方法，其中該第一孔徑陣列安置於該帶電粒子源與該聚光透鏡之間。
56.如條項54至55中任一項之方法，其中形成該初級帶電粒子束之該至少該第一部分包含調整該第一孔徑陣列在該第一平面中之一位置，使得該第一孔徑陣列之一孔徑之一中心與該主光軸對準。
57.如條項52至56中任一項之方法，其中該孔徑板可沿該主光軸移動。
58.如條項57之方法，其中該孔徑板包含可沿實質上垂直於該主光軸之一第二平面移動的一電流限制孔徑陣列。
59.如條項58之方法，其中該電流限制孔徑陣列可沿該主光軸移動。
60.如條項52至59中任一項之方法，其進一步包含：在該第一模式下，散焦該初級帶電粒子束之該第二部分及在該樣本之該表面上形成一第一光點，該第一光點具有一第一電流位準。
61.如條項57至60中任一項之方法，其進一步包含，在該第二模式下：使用一光束限制孔徑陣列限制該初級帶電粒子束之該第二部分之一光束電流，該光束限制孔徑陣列之一孔徑經組態以形成該初級帶電粒子束之該第二部分中的至少一些；且聚焦該初級帶電粒子束之該第二部分中的該至少一些，且在該樣本之該表面上形成一第二光點，該第二光點具有一第二電流位準。
62.如條項61之方法，其中在該第一操作模式及該第二操作模式下，該第一孔徑及該光束限制孔徑陣列之該孔徑相同。
63.如條項61及62中任一項之方法，其中該第一電流位準大於該第二電流位準。
64.如條項61及63中任一項之方法，其中該第一光點大於或等於該第二光點。
65.如條項52至64中任一項之方法，其進一步包含使用一控制器在 該第一操作模式與該第二操作模式之間切換。
66.如條項65之方法，其進一步包含使用該控制器基於該所選擇操作模式來調整該聚光透鏡之一電激磁。
67.如條項52至66中任一項之方法，其進一步包含在該第一操作模式下對該樣本之該表面執行帶電粒子泛射。
68.如條項52至67中任一項之方法，其進一步包含在該第二操作模式下執行該樣本之該表面之帶電粒子束檢測。
69.一種儲存一指令集之非暫時性電腦可讀媒體，該指令集可由一帶電粒子束裝置之一或多個處理器執行，以使得該帶電粒子束裝置執行檢測一樣本之一方法，該方法包含：啟動一帶電粒子源以沿一主光軸產生一初級帶電粒子束；及在該帶電粒子束裝置之一第一操作模式與一第二操作模式之間選擇，其中：在該第一操作模式下，一聚光透鏡經組態以聚焦該初級帶電粒子束之至少一第一部分，使得該至少一第一部分穿過一孔徑板之一孔徑以形成該初級帶電粒子束之一第二部分，且該初級帶電粒子束之該第二部分之實質上全部用於泛射一樣本之一表面，且在該第二操作模式下，該聚光透鏡經組態以聚焦該初級帶電粒子束之該至少一第一部分，使得該孔徑板之該孔徑阻擋掉該至少一第一部分之周邊帶電粒子以形成該初級帶電粒子束之該第二部分，且該初級帶電粒子束之該第二部分中的至少一些用於檢測該樣本之該表面。
70.一種帶電粒子束裝置，其包含：一帶電粒子源，其經組態以沿一主光軸產生一初級帶電粒子束； 一聚光透鏡，其經組態以基於該裝置之操作模式改變該初級帶電粒子束在一樣本上之聚焦位準，其中該等操作模式包括一檢測模式及一泛射模式，一電子偵測器，其經組態以偵測由該初級帶電粒子束入射至該樣本上而產生的複數個信號電子；及一偵測器保護器，其經組態以：當該裝置在該泛射模式下操作時，防止該複數個信號電子到達該電子偵測器，且當該裝置在該檢測模式下操作時，允許該複數個信號電子到達該電子偵測器。
71.如條項70之裝置，其中該複數個信號電子包含反向散射電子(BSE)或次級電子(SE)。
72.如條項70及71中任一項之裝置，其中該偵測器保護器包含經組態以產生一電場之一主動能量濾光器，該電場反射該複數個信號電子之全部或一子集。
73.如條項72之裝置，其中該主動能量濾光器包含定位於該樣本與該物鏡之間的一電極，其中該電極經組態以相對於該樣本負偏壓以產生該電場。
74.如條項73之裝置，其中該電極為該物鏡之一部分。
75.如條項72之裝置，其中該主動能量濾光器包含定位於該電子偵測器與該物鏡之間的一第一電極及一第二電極，其中該第一電極經組態以相對於該第二電極負偏壓以產生該電場。
76.如條項75之裝置，其中該第一電極包含一網狀電極。
77.如條項75之裝置，其中該第一電極包含一管狀電極。
78.如條項75至77中任一項之裝置，其中該第二電極包含一網狀電極。
79.如條項75至78中任一項之裝置，其中該第二電極連接至一地面。
80.如條項70及71中任一項之裝置，其中該偵測器保護器包含可在一第一位置與一第二位置之間移動的一電子擋止件，其中：當該裝置在該泛射模式下操作時，該電子擋止件定位於該樣本與該電子偵測器之間的該第一位置中，且經組態以阻擋該複數個信號電子，且當該裝置在該檢測模式下操作時，該電子擋止件定位於遠離該電子偵測器之該第二位置中，且經組態以允許該複數個信號電子穿過該電子偵測器。
81.如條項80之裝置，其中該電子擋止件包含一金屬板。
82.如條項80及81中任一項之裝置，其中該電子擋止件連接至一地面。
83.如條項80至82中任一項之裝置，其中該偵測器保護器進一步包含一偏轉器，該偏轉器經組態以改變該複數個信號電子之方向，其中：當該裝置在該泛射模式下操作時，該偏轉器經組態以使該複數個信號電子朝向該電子擋止件偏轉，及當該裝置在該檢測模式下操作時，該偏轉器經組態以使該複數個信號電子朝向該電子偵測器偏轉。
84.如條項83之裝置，其中該偏轉器包含一電場產生器及一磁場產生器。
85.如條項83及84中任一項之裝置，其中該偏轉器為一韋恩濾光器。
86.如條項70及71中任一項之裝置，其中該偵測器保護器包含：一電子擋止件，其定位於該電子偵測器附近；及一偏轉器，其經組態以改變該複數個信號電子之方向，其中：當該裝置在該泛射模式下操作時，該偏轉器經組態以使該複數個信號電子相對於該主光軸以一第一極性偏轉角及一第一方位偏轉角朝向該電子擋止件偏轉，且當該裝置在該檢測模式下操作時，該偏轉器經組態以使該複數個信號電子相對於該主光軸以一第二極性偏轉角及一第二方位偏轉角朝向該電子偵測器偏轉。
87.如條項86之裝置，其中該電子擋止件比該電子偵測器更遠離該主光軸定位。
88.如條項86及87中任一項之裝置，其中該第一極性偏轉角大於該第二極性偏轉角。
89.如條項86至88中任一項之裝置，其中該第一方位偏轉角與該第二方位偏轉角相同或實質上類似。
90.如條項86之裝置，其中該電子偵測器及該電子擋止件定位於該主光軸周圍。
91.如條項86及90中任一項之裝置，其中該第一極性偏轉角與該第二極性偏轉角相同或實質上類似。
92.如條項86、90至91中任一項之裝置，其中該第一方位偏轉角與該第二方位偏轉角不同。
93.如條項86、90至92中任一項之裝置，其中該第一方位偏轉角與該第二方位偏轉角之間的差近似90度。
94.如條項86至93中任一項之裝置，其中該電子擋止件包含一金屬板。
95.如條項86至94中任一項之裝置，其中該電子擋止件連接至一地面。
96.如條項86至95中任一項之裝置，其中該偏轉器包含一電場產生器及一磁場產生器。
97.如條項86至96中任一項之裝置，其中該偏轉器為一韋恩濾光器。
可提供一種非暫時性電腦可讀媒體，其儲存用於控制器(例如，圖1之控制器50)之處理器的指令，該控制器用於實現影像檢測及影像採集，選擇操作模式，啟動帶電粒子源，調整聚光透鏡之電激磁，移動樣本載物台以調整樣本之位置及類似者。非暫時性媒體之常見形式包括例如軟碟、可撓性磁碟、硬碟、固態磁碟機、磁帶或任何其他磁性資料儲存媒體、緊密光碟唯讀記憶體(CD-ROM)、任何其他光學資料儲存媒體、具有孔圖案之任何實體媒體、隨機存取記憶體(RAM)、可程式化唯讀記憶體(PROM)及可抹除可程式化唯讀記憶體(EPROM)、快閃EPROM或任何其他快閃記憶體、非揮發性隨機存取記憶體(NVRAM)、快取記憶體、暫存器、任何其他記憶體晶片或卡匣，及其網路化版本。
應瞭解，本發明之實施例不限於已在上文所描述及在隨附圖式中所說明之確切建構，且可在不脫離本發明之範疇的情況下作出各種修改及改變。本發明已結合各種實施例進行了描述，藉由考慮本文中所揭 示之本發明之說明書及實踐，本發明之其他實施例對於熟習此項技術者將為顯而易見的。意欲將本說明書及實例視為僅例示性的，其中本發明之真實範疇及精神由以下申請專利範圍指示。
以上描述意欲為說明性，而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下如所描述一般進行修改。
300:電子束工具
300_1:主光軸
301:電子源
302:初級光束交越
303:聚光透鏡
304:物鏡總成/物鏡
305:次級電子偵測器
306:掃描偏轉單元
307:光束限制孔徑陣列
307-1:光束限制孔徑
307-2:光束限制孔徑
307-3:光束限制孔徑
308:庫侖孔徑陣列
308-1:庫侖孔徑
308-2:庫侖孔徑
308-3:庫侖孔徑
309:電流限制孔徑板
309-1:孔徑
310:初級電子束
350:樣本

Claims (13)

  1. 一種帶電粒子束裝置，其包含：一帶電粒子源(charged-particle source)，其經組態以沿一主光軸產生一初級帶電粒子束；一第一孔徑陣列(aperture array)，其包含經組態以允許該初級帶電粒子束之至少一第一部分穿過的一第一孔徑；一聚光透鏡(condenser lens)，其經組態以基於該裝置之一所選擇的操作模式聚焦該初級帶電粒子束之該至少一第一部分，其中該所選擇的操作模式包括一第一操作模式及一第二操作模式；一孔徑板(aperture plate)，其包含經組態以形成該初級帶電粒子束之一第二部分的一第二孔徑，其中：在該第一操作模式下，該初級帶電粒子束之該第二部分的實質上全部用於泛射(flood)一樣本之一表面，且在該第二操作模式下，該初級帶電粒子束之該第二部分中的至少一些用於檢測該樣本之該表面；及一光束限制孔徑陣列(beam-limiting aperture array)，其經組態以在該第二操作模式下限制該初級帶電粒子束之該第二部分的一光束電流，其中該光束限制孔徑陣列包含複數個光束限制孔徑；及其中在該第一操作模式及該第二操作模式下，該第一孔徑與該複數個光束限制孔徑中之一光束限制孔徑相同。
  2. 如請求項1之裝置，其中該第一孔徑經組態以阻擋該初級帶電粒子束 之周邊帶電粒子，以形成該初級帶電粒子束之該第一部分。
  3. 如請求項1之裝置，其中該第一孔徑陣列包括大小不同的至少兩個孔徑。
  4. 如請求項1之裝置，其中該第一孔徑陣列安置於實質上垂直於該主光軸之一第一平面中且可在該第一平面中移動。
  5. 如請求項1之裝置，其中該第一孔徑陣列沿該主光軸安置於該帶電粒子源與該聚光透鏡之間。
  6. 如請求項1之裝置，其中該第二孔徑為一電流限制孔徑，其經組態以：在該第一操作模式下，允許該初級帶電粒子束之該第一部分的實質上全部帶電粒子穿過，以形成該初級帶電粒子束之該第二部分；且在該第二操作模式下，阻擋該初級帶電粒子束之該第一部分的周邊帶電粒子以形成該初級帶電粒子束之該第二部分。
  7. 如請求項1之裝置，其中該孔徑板可沿該主光軸移動。
  8. 如請求項7之裝置，其中該孔徑板包含可沿實質上垂直於該主光軸之一第二平面移動的一電流限制孔徑陣列。
  9. 如請求項1之裝置，其中該孔徑板包含可沿實質上垂直於該主光軸之一第二平面移動的一電流限制孔徑陣列。
  10. 如請求項1之裝置，其中該複數個光束限制孔徑中之至少兩個光束限制孔徑大小不同。
  11. 如請求項1之裝置，其中該光束限制孔徑陣列安置於實質上垂直於該主光軸之一第三平面中且可在該第三平面中移動。
  12. 如請求項11之裝置，其中在該第一操作模式下，該聚光透鏡經組態以使得該初級帶電粒子束之該第二部分形成接近該第三平面之一交越，使得該初級帶電粒子束之該第二部分之實質上全部帶電粒子穿過該光束限制孔徑陣列之一孔徑。
  13. 一種儲存一指令集之非暫時性電腦可讀媒體，該指令集可由一帶電粒子束裝置之一或多個處理器執行，以使得該帶電粒子束裝置執行檢測一樣本之一方法，該方法包含：啟動一帶電粒子源以沿一主光軸產生一初級帶電粒子束；及在該帶電粒子束裝置之一第一操作模式與一第二操作模式之間選擇，其中：在該第一操作模式下，一聚光透鏡經組態以聚焦該初級帶電粒子束之至少一第一部分，使得該至少一第一部分穿過一孔徑板之一孔徑以形成該初級帶電粒子束之一第二部分，且該初級帶電粒子束之該第二部分之實 質上全部用於泛射一樣本之一表面，且在該第二操作模式下，該聚光透鏡經組態以聚焦該初級帶電粒子束之該至少一第一部分，使得該孔徑板之該孔徑阻擋掉該至少一第一部分之周邊帶電粒子以形成該初級帶電粒子束之該第二部分，且該初級帶電粒子束之該第二部分中的至少一些用於檢測該樣本之該表面，其中在該第一操作模式及該第二操作模式下，允許該初級帶電粒子束之該至少一第一部分穿過之一第一孔徑與在該第二操作模式下限制該初級帶電粒子束之該第二部分的一光束電流的複數個光束限制孔徑中之一光束限制孔徑相同。
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