TWI889079B - 用於帶電粒子束裝置的透鏡、帶電粒子束裝置以及聚焦帶電粒子束的方法 - Google Patents

Abstract

描述了一種用於帶電粒子束裝置的透鏡，該透鏡具有透鏡部件。該透鏡包括：第一磁透鏡，具有上磁極片和中間磁極片；第二磁透鏡，具有中間磁極片和下磁極片；第一線圈，佈置在第一磁透鏡內，並且用於在上磁極片與中間磁極片之間提供第一磁場；第二線圈，佈置在第二磁透鏡內，用於在中間磁極片與下磁極片之間提供第二磁場；及靜電透鏡，具有上電極和下電極，其中由上磁極片限定的第一內直徑和由中間磁極片限定的第二內直徑中的至少一者大於下磁極片的第三內直徑。

Description

用於帶電粒子束裝置的透鏡、帶電粒子束裝置以及聚焦帶電粒子束的方法

本文描述的實施例係關於用於帶電粒子束系統中（例如在電子顯微鏡中，特別是在掃瞄電子顯微鏡（SEM）中）的帶電粒子束的透鏡。此外，本案的實施例係關於物鏡和將帶電粒子束聚焦在樣品上的方法。實施例進一步係關於切換聚焦操作模式的方法。具體地，實施例係關於用於帶電粒子束裝置的具有透鏡部件的透鏡、帶電粒子束裝置以及利用具有透鏡部件的透鏡將帶電粒子束聚焦在樣品上的方法。

現代半導體技術對構建和探測奈米甚至亞奈米尺度的樣品提出了很高的要求。通常用在帶電粒子束系統（諸如電子顯微鏡或電子束圖案產生器）中產生、整形、偏轉和聚焦的帶電粒子束（例如，電子束）來完成微米和奈米尺度的製程控制、檢查或構造。出於檢查目的，帶電粒子束與例如光子束相比提供了優異的空間解析度。

使用帶電粒子束的裝置（諸如掃瞄電子顯微鏡（SEM））在多個工業領域中具有許多功能，包括但不限於電子電路的檢查、用於微影術的曝光系統、偵測系統、缺陷檢查工具和用於積體電路的測試系統。在此種粒子束系統中，可使用具有高電流密度的細束探針。例如，在SEM的情況下，一次電子束產生二次電子（SE）及/或反向散射電子（BSE）等信號粒子，該等信號粒子可用於對樣品進行成像及/或檢查。

然而，使用帶電粒子束系統以良好的解析度對樣品進行可靠地檢查及/或成像具有挑戰性。此外，特別是在半導體工業中，例如圖像產生的處理量有利地高。低能量粒子束有利於線上檢查及/或成像。在其他操作模式中，高能帶電粒子束可能是有利的。視場大小和信號粒子的收集效率等處理量影響因素，以及樣品（例如，晶圓）上的解析度和射束能量等因素，對於電光部件的有益設計可能會相互矛盾。

鑒於上述情況，提供用於帶電粒子束裝置的改良的透鏡、改良的帶電粒子束裝置以及聚焦帶電粒子束的改良的方法是有益的。

鑒於上述內容，根據獨立請求項提供了用於帶電粒子束裝置的透鏡、帶電粒子束裝置以及聚焦帶電粒子束的方法。

根據實施例，提供了一種用於帶電粒子束裝置的透鏡，該透鏡具有透鏡部件。該透鏡包括：第一磁透鏡，具有上磁極片和中間磁極片；第二磁透鏡，具有中間磁極片和下磁極片；第一線圈，佈置在第一磁透鏡內，並且用於在上磁極片與中間磁極片之間提供第一磁場；第二線圈，佈置在第二磁透鏡內，用於在中間磁極片與下磁極片之間提供第二磁場；及靜電透鏡，具有上電極和下電極，其中由上磁極片限定的第一內直徑和由中間磁極片限定的第二內直徑中的至少一者大於下磁極片的第三內直徑。

根據實施例，提供了一種帶電粒子束裝置。帶電粒子束裝置包括：台，被配置為支撐樣品；帶電粒子束源，適於產生帶電粒子束；根據本文所述的實施例中的任一實施例的透鏡；及偵測器，被配置為偵測帶電粒子束撞擊在樣品上時產生的信號粒子。

根據實施例，提供了一種將帶電離子束聚焦在樣品上的方法。透鏡具有透鏡部件。該方法包括：向第一磁透鏡提供第一電流；向第二磁透鏡提供第二電流，其中第一磁透鏡和第二磁透鏡具有一個共用磁極片；及向靜電透鏡的下電極提供電壓以使帶電粒子束減速，特別地，其中下電極是透鏡的下磁極片的一部分。

可以與本文描述的實施例結合的進一步的優點、特徵、態樣和細節從從屬請求項、說明書和附圖中是顯而易見的。

現在將詳細參考各種實施例，在附圖中圖示該等實施例中的一或多個實例。在附圖的以下描述中，相同的元件符號代表相同的部件。一般而言，僅描述相對於各個實施例的差異。每個實例皆是作為解釋提供的，並且不意欲限制。此外，作為一個實施例的一部分圖示或描述的特徵可用於其他實施例或與其他實施例結合以產生又進一步的實施例。描述意欲包括此種修改和變型。

本發明的實施例提供一種雙磁透鏡，具體地，一種允許不同操作模式的雙磁透鏡。可減少各向異性彗差（coma）和其他各向異性像差。可實現更好的解析度。此外，附加地或替代地，可為各種著陸能量提供良好的解析度。雙磁透鏡包括三個磁極片，其中中間磁極片由上磁透鏡和下磁透鏡共享，例如，以節省空間。

根據實施例，提供了一種用於帶電粒子束裝置的透鏡，該透鏡具有透鏡部件。該透鏡包括具有上磁極片和中間磁極片的第一磁透鏡以及具有中間磁極片和下磁極片的第二磁透鏡。第一線圈佈置在第一磁透鏡中並在上磁極片與中間磁極片之間提供第一磁場。第二線圈佈置在第二磁透鏡中並在中間磁極片與下磁極片之間提供第二磁場。該透鏡包括具有上電極和下電極的靜電透鏡，其中由上磁極片限定的第一內直徑和由中間磁極片限定的第二內直徑中的至少一者大於下磁極片的第三內直徑。

圖1是根據本文描述的實施例的用於對樣品10或樣品的部分進行檢查及/或成像的帶電粒子束裝置100的示意圖。帶電粒子束裝置100包括柱102。柱102可提供真空包殼，使得帶電粒子束在真空下行進。帶電粒子束裝置100包括帶電粒子束源104。帶電粒子束源可被配置為發射帶電粒子束。帶電粒子束可以是電子束。帶電粒子束可沿著光軸12傳播。帶電粒子束裝置100進一步包括樣品台130。透鏡110（諸如物鏡）將帶電粒子束（亦即一次帶電粒子束）聚焦在樣品10上。樣品可放置在樣品台130上。聚焦透鏡可以是物鏡。透鏡110可以是根據本文描述的實施例中的任何實施例的透鏡。

聚束透鏡106或聚束透鏡系統可佈置在帶電粒子束源104的下游。聚束透鏡系統可對朝向透鏡110傳播的帶電粒子束進行準直。此外，可提供被配置為加速射束的電極或管107。電極或管可設置為高電勢。高電勢可以例如，是相對於帶電粒子束源的高正電勢以加速電子束。

電極或管107可提供用於將電子束加速到例如，5k eV或更大的電子能量的加速節段。電子可首先由提取器電極加速，該提取器電極設置在相對於帶電粒子束源104的發射尖端的正電勢上。電極或管可提供進一步的射束加速。在一些實施例中，帶電粒子（例如電子）被加速至10k eV或更高、30k eV或更高、或甚至50k eV或更高的電子能量。柱內的高電子能量可降低電子間相互作用的負面影響。帶電粒子束裝置內的高射束能量可提高成像解析度。

帶電粒子束裝置100進一步包括一或多個帶電粒子偵測器，特別是一或多個電子偵測器。帶電粒子偵測器（諸如軸上偵測器122及/或離軸偵測器123）可偵測從樣品10發射的信號粒子。在一次帶電粒子束撞擊在樣品上時，信號電子從樣品發射。一或多個帶電粒子偵測器可偵測信號電子，例如二次電子及/或反向散射電子。如圖2中示例性地圖示的，可附加地或替代地提供作為透鏡內偵測器的帶電粒子偵測器。

根據可與本文描述的其他實施例組合的一些實施例，可提供射束分離單元124。特別是對於包括離軸偵測器的帶電粒子束裝置，信號帶電粒子束22可與沿光軸12行進的一次帶電粒子束分離。射束分離單元124可包括磁致偏器，其中信號帶電粒子束22的射束偏轉是由於信號帶電粒子束在與一次帶電粒子束相比相對的方向上行進而產生的。

可提供圖像產生單元（未圖示）。圖像產生單元可被配置為產生樣品10的一或多個圖像。圖像產生單元可基於從一或多個帶電粒子偵測器接收的信號來產生一或多個圖像。圖像產生單元可將樣品的一或多個圖像轉發至處理單元（未圖示）。

樣品台130可以是可移動的台。具體地，樣品台130可在Z方向上（亦即，在光軸12的方向上）移動，使得可對聚焦透鏡110與樣品台130之間的距離進行調整。經由在Z方向上移動樣品台130，樣品10可移動至不同的「工作距離」。此外，樣品台108亦可在垂直於光軸12的平面（本文中亦稱為X-Y平面）中移動。經由在X-Y平面中移動樣品台130，樣品10的指定表面區域可移動到聚焦透鏡110下方的區域（例如視場（FOV）），使得可經由將帶電粒子束聚焦在樣品的表面區域上來對指定表面區域進行成像。

帶電粒子束裝置100的射束光學部件可放置在柱102的可被抽空的真空腔室中。真空對於帶電粒子束的傳播（例如，沿著光軸12從帶電粒子束源104朝向樣品台130的傳播）可能是有益的。帶電粒子束可在低於次大氣壓的壓力（例如低於10 ^-3mbar或低於10 ^-5mbar）下撞擊樣品。

例如，帶電粒子束裝置100可以是電子顯微鏡，特別是掃瞄電子顯微鏡。根據可與本文描述的其他實施例組合的一些實施例，可提供掃瞄致偏器108用於掃瞄帶電粒子束，特別是沿著預定掃瞄圖案（例如，在X方向及/或Y方向上）在樣品10的表面上進行掃瞄。

樣品10的一或多個表面區域可用帶電粒子束裝置100來檢查及/或成像。本文所使用的術語「樣品」亦可被稱為「試樣」並且可涉及基板，例如，其上形成有一或多個層或特徵的半導體晶圓、玻璃基板、可撓性基板（諸如腹板基板）或待檢查的另一樣品。可針對以下各項中的一項或多項對樣品進行檢查：（1）對樣品的表面進行成像，（2）測量樣品的一或多個特徵的尺寸，例如在橫向方向上，亦即在X-Y平面中，（3）進行關鍵尺寸測量及/或計量，（4）偵測缺陷，及/或（5）調查樣品的品質。根據可與本文描述的其他實施例組合的一些實施例，著陸能量的靈活性可有益地用於可具有較高射束著陸能量的EBI（電子束檢查）系統。

根據實施例，提供了一種帶電粒子束裝置。帶電粒子束裝置例如可以是帶電粒子束掃瞄顯微鏡。帶電粒子束裝置包括：台，被配置為支撐樣品；帶電粒子束源，適於產生帶電粒子束；根據本文所述的實施例中的任一實施例的透鏡；及偵測器，被配置為偵測帶電粒子束撞擊在樣品上時產生的信號粒子。

圖2圖示出透鏡110以描述本案的各種實施例。透鏡110可以是物鏡，特別是雙磁透鏡。透鏡110包括第一磁透鏡212和第二磁透鏡214。第一磁透鏡212可以是上磁透鏡。第一磁透鏡包括線圈，例如第一線圈213。第二磁透鏡214可以是下磁透鏡。第二磁透鏡包括線圈，例如第二線圈215。

第一磁透鏡212包括上磁極片222和中間磁極片224。第二磁透鏡214包括中間磁極片224和下磁極片226。中間磁極片由第一磁透鏡（亦即上磁透鏡）與第二磁透鏡（亦即下磁透鏡）共享。因此，可為透鏡110提供空間節省，並且第一磁透鏡和第二磁透鏡的磁場可彼此更接近。第一線圈213被配置及/或佈置成在上磁極片與中間磁極片之間提供第一磁場。第二線圈215被配置及/或佈置成在中間磁極片與下磁極片之間提供第二磁場。

根據本案實施例的透鏡包括透鏡部件。透鏡部件包括第一磁透鏡和第二磁透鏡。透鏡部件進一步包括靜電透鏡。靜電透鏡包括上電極232和下電極。下電極可由下磁極片226的一部分提供。可提供進一步的空間節省。根據本案的實施例，下磁極片226包括第一部分227和第二部分225。第一部分和第二部分彼此間隔開。根據可與本文描述的其他實施例組合的一些實施例，可在下磁極片226的第一部分227與下磁極片226的第二部分225之間提供間隙。該間隙允許將電壓施加到下磁極片的第二部分，亦即靜電透鏡部件的下電極。透鏡進一步允許具有從下磁極片的第一部分被提供到下磁極片的第二部分的磁通量。靜電透鏡的靜電激勵和第二磁透鏡214的磁激勵可分離。根據一些實施例，下磁極片具有第一部分和與第一部分間隔開的第二部分，其中下磁極片的第二部分可作為下電極被提供。如圖2中所示，間隙可在下磁極片的底部處被提供。如圖2中的虛線所指示的，該間隙亦可在下磁極片中的更上方被提供。

下磁極片的第二部分225可連接到電源，亦即電壓源252。靜電透鏡的上電極232可連接到電壓源255。可在上電極232與下電極（例如下磁極片226的第二部分225）之間產生靜電場。替代地，可將一個電源連接到靜電透鏡的下電極和上電極。在一些操作模式中，靜電場可為一次帶電粒子束提供減速電場並為信號帶電粒子束提供加速電場。

如圖2中所示，透鏡110可進一步包括第一電源254。第一電源254連接到第一線圈213並且可向第一線圈提供第一電流以用於激勵第一磁透鏡212。透鏡110可進一步包括第二電源256。第二電源256連接到第二線圈215並且可向第一線圈提供第一電流以用於激勵第二磁透鏡214。電壓源252、第一電源254和第二電源256可連接到控制器260。控制器控制用於透鏡110的操作的電流和電壓，並且允許各種操作模式，特別是在透鏡110的操作模式之間進行切換。

根據實施例，提供了一種用於帶電粒子束裝置的透鏡，特別是物鏡。透鏡包括透鏡部件。透鏡部件包括：第一磁透鏡，具有上磁極片和中間磁極片；第二磁透鏡，具有中間磁極片和下磁極片，下磁極片具有第一部分和與第一部分間隔開的第二部分；第一線圈，佈置在第一磁透鏡內，並且用於在上磁極片與中間磁極片之間提供第一磁場；第二線圈，佈置在第二磁透鏡內，並且用於在中間磁極片與下磁極片之間提供第二磁場；及靜電透鏡，具有上電極和作為下電極的下磁極片的第二部分。

根據可與本文描述的其他實施例組合的一些實施例，透鏡進一步包括：第一電源，連接到第一線圈並被配置為向第一線圈提供第一電流；及第二電源，連接到第二線圈，被配置為向第二線圈提供第二電流，第二電流獨立於第一電流。根據可與本文描述的其他實施例組合的一些實施例，連接到靜電透鏡的下電極的電壓源可被配置為在靜電透鏡內提供減速電場。

控制器260控制透鏡110的操作。第二磁透鏡的下磁極片與上電極232和靜電透鏡一起形成。可在靜電透鏡的上電極232與下電極之間提供電壓。具體地，下電極（亦即下磁極片的第二部分225）上的電壓可用於控制樣品（例如晶圓）上的靜電場。例如，可對來自樣品的信號電極的加速度進行控制。第一磁透鏡、第二磁透鏡和靜電透鏡用於將帶電粒子束聚焦在樣品上。特別地，第一線圈213中的第一電流和第二線圈215中的第二電流可用於不同的操作模式。可提供不同的透鏡屬性。

在一種操作模式中，各向異性彗差或各向異性像差（例如各向異性色散）可被校正，亦即降低。根據可與本文描述的其他實施例組合的一些實施例，各向異性彗差或其他各向異性像差可降低至零。可改良透鏡及/或帶電粒子束裝置的效能，特別是對於離軸行進（亦即遠離光軸12）的射束，例如用於掃瞄射束及/或用於增加視場。例如，第一線圈中的第一電流可由公式（1）I ₁=-k I ₂提供，其中I ₂是第二線圈中的第二電流，並且k是正常數。因此，在第一操作模式中，第一電流產生具有與由第二電流產生的第二磁場強度相反的符號的第一磁場彈簧。若第一線圈213的纏繞方向與第二線圈215的纏繞方向相同，則公式（1）適用。若第一線圈和第二線圈的纏繞方向不同，則公式（2）I ₁=k I ₂（其中I ₂是第二線圈中的第二電流並且k是正常數）可適用於提供相反磁場強度。相反的磁場強度允許校正，亦即減少各向異性彗差或其他各向異性像差，例如各向異性色散。

根據可與本文描述的其他實施例組合的一些實施例，可由相應的致偏器提供預偏轉（亦即透鏡前偏轉）和後偏轉（亦即透鏡後偏轉）。透鏡後偏轉亦可以是透鏡內偏轉。預偏轉和後偏轉的組合允許調整經由透鏡的一次帶電粒子束的射束路徑，以便進一步校正（亦即減少）各向異性彗差和其他各向異性像差。例如，一次帶電粒子束可被引導通過透鏡的無彗差點，特別是其中射束路徑可針對不同的操作模式進行調整。

在進一步的操作模式中，第一電流可以為零並且第二電流可以非零。因此，磁透鏡距樣品的距離減小。可減少像差並且可提供高解析度。然而，第二磁透鏡214的磁場可浸入樣品。將透鏡110操作為浸沒透鏡（其中磁場可浸入樣品）對於不同的應用可能是有利的或不利的，及/或磁透鏡的減小的場強度可限制著陸能量。

因此，在又進一步的操作模式中，第二電流可以為零並且第一電流可以非零。樣品上的磁場較低，亦即可減少或避免磁場浸入樣品。在又進一步的操作模式中，像差可能更大，但存在對著陸能量的更少限制。

圖3圖示圖圖示利用具有透鏡部件的透鏡將帶電粒子束聚焦在樣品上的方法300的流程圖。如操作302所示，可將第一電流提供給第一磁透鏡。特別地，可將第一電流提供給第一磁透鏡的第一線圈213。第一磁透鏡可以是與第二磁透鏡具有共用磁極片的上磁透鏡，並且第二磁透鏡是下磁透鏡。根據操作304，將第二電流提供給第二磁透鏡214，特別是提供給第二磁透鏡的第二線圈215。此外，向靜電透鏡提供電壓（參見操作306）。例如，可向靜電透鏡的下電極提供電壓以使帶電粒子束減速。根據本案的實施例，下電極是透鏡110的下磁極片的一部分。

根據實施例，提供了一種利用具有透鏡部件的透鏡將帶電粒子束聚焦在樣品上的方法。該方法包括：向第一磁透鏡提供第一電流；向第二磁透鏡提供第二電流，其中第一磁透鏡和第二磁透鏡具有一個共用磁極片；及向靜電透鏡的下電極提供電壓以使帶電粒子束減速，其中下電極是透鏡的下磁極片的一部分。

控制器260可用於在不同的操作模式之間進行切換。特別地，可對第一線圈中的第一電流和第二線圈中的第二電流進行調整，以在至少第一操作模式與第二操作模式之間進行切換。根據可與本文描述的其他實施例組合的一些實施例，可調整靜電透鏡的下電極的電壓，以經由結合樣品10上的一次帶電粒子束的著陸能量來進一步產生操作模式。

如前述，本案的實施例可允許對第一電流和第二電流中的至少一者進行調整，以在至少第一操作模式與第二操作模式之間進行切換。根據第一操作模式，第一電流（特別是第一磁透鏡或上磁透鏡中的第一電流）產生與由第二電流（特別是第二磁透鏡或下磁透鏡中的第二電流）產生的第二磁場強度具有相反符號的第一磁場強度。根據可與本文描述的其他實施例組合的一些實施例，第一電流和第二電流中的至少一者在第二操作模式中可為零。此外，在第三操作模式中，第一電流和第二電流中的另一者可為零。

根據可與本文描述的其他實施例組合的又進一步的實施例，亦可經由具有非零第一電流和非零第二電流來產生操作模式，其中第一電流和第二電流中的至少一者可增加或減少以增加或減少第一磁透鏡或第二磁透鏡的相應激勵。根據可與本文描述的其他實施例組合的一些實施例，操作模式之間的切換可改變磁場在樣品上的浸入量。此外，各向異性彗差可被校正，亦即減少。例如，各向異性彗差可減少到零。附加地或替代地，除了各向異性彗差之外的像差以及對帶電粒子束著陸能量的影響可經由改變第一電流、第二電流和施加到靜電透鏡的下電極的電壓中的一者或多者來控制。

操作模式允許提供具有零各向異性彗差的雙磁透鏡。因此，可增加視場，此舉進而可以減少台的移動。樣品台130的減少的移動可增加帶電粒子束裝置100的處理量。根據可與本文描述的其他實施例組合的又進一步的實施例，減少的各向異性彗差或零各向異性彗差可導致增加的傾斜角。因此，可提供3D成像。此舉對於諸如「全方位」對閘極進行成像（亦即從閘極的不同側，例如晶圓上閘極的三個側、四個側或更多個側進行成像）的應用可能是有用的。根據可與本文描述的其他實施例組合的一些實施例，聚焦帶電粒子束的方法的透鏡可根據本文描述的實施例中的任何實施例來對準。

根據可與本文描述的其他實施例組合的一些實施例，可在10 nm或以下的解析度下提供高達45°的傾斜角。根據又進一步的應用，可在大FOV應用上提供及/或改良關鍵尺寸測量，諸如「字線焊盤」的成像。

返回到圖2，透鏡110提供靜電透鏡，該靜電透鏡是一或多個磁透鏡並且特別是下磁透鏡的一部分。與除了靜電透鏡之外亦單獨提供兩個磁透鏡的透鏡組件相比，可減少透鏡的部件數量。因此，可用空間增加了。可提供更高的信號粒子的收集效率或信號粒子的偵測效率。

圖2圖示出透鏡110內的各種直徑。透鏡的部件的直徑可被定義為可在透鏡的相應部分內提供的具有最大外徑的圓柱體的直徑。如圖2中所示，第一內直徑D1可由上磁極片222（亦即第一磁透鏡212的上磁極片）提供。此外，第二內直徑D2可由中間磁極片224（亦即第一磁透鏡的下磁極片和第二磁透鏡的上磁極片）提供。第三內直徑D3可由下磁極片226的第二部分提供。換言之，第三內直徑D3可由靜電透鏡的下電極提供。

靜電透鏡的下電極分別靠近樣品10或樣品台130。因此，由於接近信號電子被加速遠離樣品10的位置，第三直徑可相對較小。第一內直徑及/或第二內直徑可大於第三內直徑。因此，可提高信號電子的偵測效率。根據可與本文描述的其他實施例組合的一些實施例，第一內直徑和第二內直徑中的至少一者（特別是第一直徑和第二直徑）可為第三內直徑的至少3倍。例如，第一內直徑和第二內直徑中的至少一者（特別是第一直徑和第二直徑）可為第三內直徑的至少5倍，例如約10倍。根據可與本文描述的其他實施例組合的一些實施例，第一內直徑和第二內直徑可基本相同，亦即在±10%的偏差內。

圖2圖示可附加於（或替代於）圖1中所示的軸上偵測器122和離軸偵測器123提供的透鏡內偵測器223。靜電透鏡的上電極232可具有第四直徑D4。根據可與本文描述的其他實施例組合的一些實施例，透鏡內偵測器223可耦合到靜電透鏡的上電極或與靜電透鏡的上電極一體地形成。

第四直徑D4可小於第一直徑D1和第二直徑D2。因此，信號電子可穿過第一直徑D1和第二直徑D2的區域，並且可被帶電粒子束裝置的偵測器中的一或多個偵測器（諸如透鏡內偵測器）偵測到。對於使用如圖1所示的軸上偵測器122及/或離軸偵測器的偵測，上電極的第四直徑亦可相對較大。

根據實施例，可提供一種帶電粒子束裝置。帶電粒子束裝置包括：台，被配置為支撐樣品；帶電粒子束源，適於產生帶電粒子束；根據本文所述的實施例的透鏡；及偵測器，被配置為偵測帶電粒子束撞擊在樣品上時產生的信號粒子。

描述了各種實施例，其中一些實施例在以下條款中提供。條款1.           一種用於帶電粒子束裝置的透鏡，該透鏡具有透鏡部件，該等透鏡部件包括：第一磁透鏡，具有上磁極片和中間磁極片；第二磁透鏡，具有中間磁極片和下磁極片；第一線圈，佈置在第一磁透鏡內，並且用於在上磁極片與中間磁極片之間提供第一磁場；第二線圈，佈置在第二磁透鏡內，用於在中間磁極片與下磁極片之間提供第二磁場；及靜電透鏡，具有上電極和下電極，其中由上磁極片限定的第一內直徑和由中間磁極片限定的第二內直徑中的至少一者大於下磁極片的第三內直徑。

條款2.             如條款1之透鏡，其中第一內直徑和第二內直徑中的至少一者是第三內直徑的至少3倍，特別是至少5倍。

條款3.             如條款1至2中任一項之透鏡，其中下磁極片具有第一部分和與第一部分間隔開的第二部分，並且其中靜電透鏡的下電極由第二部分提供。

條款4.             如條款1至3中任一項之透鏡，進一步包括：第一電源，連接到第一線圈並被配置為向第一線圈提供第一電流；及第二電源，連接到第二線圈，被配置為向第二線圈提供第二電流，第二電流獨立於第一電流。

條款5.             如條款1至4中任一項之透鏡，進一步包括：一或多個電壓源，該一或多個電壓源連接到靜電透鏡的上電極和下電極中的至少一者，並且被配置為向靜電透鏡的上電極與下電極之間的一次帶電粒子束提供減速電場，並且向信號帶電粒子束提供加速電場。

條款6.             如條款1至5中任一項之透鏡，其中上電極的第四內直徑小於第一內直徑。

條款7.             一種帶電粒子束裝置，包括：台，被配置為支撐樣品；帶電粒子束源，適於產生帶電粒子束；如條款1至條款6中任一項之透鏡；及偵測器，被配置為偵測帶電粒子束撞擊在樣品上時產生的信號粒子。

條款8.             如條款7之帶電粒子束裝置，其中台被配置為將樣品支撐在使得該透鏡定位在帶電粒子束源與樣品之間的位置處。

條款9.             一種用具有透鏡部件的透鏡將帶電粒子束聚焦在樣品上的方法。該方法包括：向第一磁透鏡提供第一電流；向第二磁透鏡提供第二電流，其中第一磁透鏡和第二磁透鏡具有一個共用磁極片；及向靜電透鏡的下電極提供電壓以使帶電粒子束減速，其中下電極是透鏡的下磁極片的一部分。

條款10.           如條款9之方法，進一步包括：對第一電流和第二電流中的至少一者進行調整，以在至少第一操作模式與第二操作模式之間進行切換。

條款11.           如條款10之方法，其中在第一操作模式中，第一電流產生具有與由第二電流產生的第二磁場強度相反的符號的第一磁場強度。

條款12.           如條款10至11中任一項之方法，其中在第二操作模式中，第一電流和第二電流中的一者為零。

條款13.           如條款12之方法，其中在第三操作模式中，第一電流和第二電流中的另一者為零。

條款14.           如條款10至13中任一項之方法，其中在第一操作模式與第二操作模式之間進行切換改變磁場在樣品上的浸入量。

條款15.           如條款9至14中任一項之方法，其中透鏡是如條款1至10中任一項之透鏡。

本案的實施例允許將用於高射束能量的在相對較大距離處具有大磁極片的透鏡和用於低能量射束的高解析度的在較短距離處具有小直徑磁極片的透鏡的有點以及射束儘可能靠近磁透鏡的聲明相結合。

儘管前述針對實施例，但是可在不脫離基本範疇的情況下構思其他和進一步實施例，並且本其範疇由所附申請專利範圍決定。

100:帶電粒子束裝置 102:柱 104:帶電粒子束源 106:聚束透鏡 107:電極/管 108:樣品台 110:透鏡 122:軸上偵測器 123:離軸偵測器 124:射束分離單元 130:樣品台 212:第一磁透鏡 213:第一線圈 214:第二磁透鏡 215:第二線圈 222:上磁極片 223:透鏡內偵測器 224:中間磁極片 225:第二部分 226:下磁極片 227:第一部分 232:上電極 252:電壓源 254:第一電源 255:電壓源 256:第二電源 260:控制器 300:方法 302:操作 304:操作 306:操作 10:樣品 12:光軸 22:信號帶電粒子束 D1:第一內直徑 D2:第二內直徑 D3:第三內直徑 D4:第四直徑

為了能夠詳細地理解本案的上述特徵，可參考實施例來獲得上文簡要概括的更具體的描述。附圖係關於一或多個實施例並且在下文進行描述。

圖1圖示根據本文描述的實施例的帶電粒子系統的示意圖。

圖2圖示根據本文描述的實施例的透鏡的示意圖。

圖3圖示圖圖示根據本文描述的實施例的校正（亦即減少）帶電粒子束系統中的帶電粒子束的像差的方法的流程圖。

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

110:透鏡

212:第一磁透鏡

213:第一線圈

214:第二磁透鏡

215:第二線圈

222:上磁極片

223:透鏡內偵測器

224:中間磁極片

225:第二部分

226:下磁極片

227:第一部分

232:上電極

252:電壓源

254:第一電源

255:電壓源

256:第二電源

260:控制器

10:樣品

12:光軸

D1:第一內直徑

D2:第二內直徑

D3:第三內直徑

D4:第四直徑

Claims (15)

1. 一種用於一帶電粒子束裝置的透鏡，該透鏡具有透鏡部件，該等透鏡部件包括：一第一磁透鏡，該第一磁透鏡具有一上磁極片和一中間磁極片；一第二磁透鏡，該第二磁透鏡具有該中間磁極片和一下磁極片；一第一線圈，該第一線圈佈置在該第一磁透鏡中並在該上磁極片與該中間磁極片之間提供一第一磁場；一第二線圈，該第二線圈佈置在該第二磁透鏡中並在該中間磁極片與該下磁極片之間提供一第二磁場；及一靜電透鏡，該靜電透鏡具有一上電極和一下電極，其中由該上磁極片限定的一第一內直徑和由該中間磁極片限定的一第二內直徑中的至少一者大於該下磁極片的一第三內直徑。
2. 如請求項1之透鏡，其中該第一內直徑和該第二內直徑中的至少一者是該第三內直徑的至少3倍，特別是至少5倍。
3. 如請求項1至2中任一項之透鏡，其中該下磁極片具有一第一部分和與該第一部分間隔開的一第二部分，並且其中該靜電透鏡的該下電極由該第二部分提供。
4. 如請求項1至2中任一項之透鏡，進一步包括： 一第一電源，該第一電源連接到該第一線圈並被配置為向該第一線圈提供一第一電流；及一第二電源，該第二電源連接到該第二線圈，被配置為向該第二線圈提供一第二電流，該第二電流獨立於該第一電流。
5. 如請求項4之透鏡，進一步包括：一或多個電壓源，該一或多個電壓源連接到該靜電透鏡的該上電極和該下電極中的至少一者，並且被配置為向該靜電透鏡的該上電極與該下電極之間的一一次帶電粒子束提供一減速電場，並且向一信號帶電粒子束提供一加速電場。
6. 如請求項1至2中任一項之透鏡，其中該上電極的一第四內直徑小於該第一內直徑。
7. 一種帶電粒子束裝置，包括：一台，該台被配置為支撐一樣品；一帶電粒子束源，該帶電粒子束源適於產生一帶電粒子束；如請求項1至2中任一項之透鏡：以及一偵測器，該偵測器被配置為偵測該帶電粒子束撞擊在該樣品上時產生的信號粒子。
8. 如請求項7之帶電粒子束裝置，其中該台被配置為將一樣品支撐在使得該透鏡定位在該帶電粒子束源與該樣品之間的一位置處。
9. 一種用具有透鏡部件的一透鏡將一帶電粒子 束聚焦在一樣品上的方法，包括：向一第一磁透鏡提供一第一電流；向一第二磁透鏡提供一第二電流，其中該第一磁透鏡和該第二磁透鏡具有一個共用磁極片；及向一靜電透鏡的一下電極提供一電壓以使該帶電粒子束減速，其中該下電極是該透鏡的一下磁極片的一部分。
10. 如請求項9之方法，進一步包括：對該第一電流和該第二電流中的至少一者進行調整，以在至少一第一操作模式與一第二操作模式之間進行切換。
11. 如請求項10之方法，其中在該第一操作模式中，該第一電流產生具有與由該第二電流產生的一第二磁場強度相反的一符號的一第一磁場強度。
12. 如請求項10至11中任一項之方法，其中在該第二操作模式中，該第一電流和該第二電流中的一者為零。
13. 如請求項12之方法，其中在一第三操作模式中，該第一電流和該第二電流中的另一者為零。
14. 如請求項10至11中任一項之方法，其中在該第一操作模式與該第二操作模式之間進行切換改變一磁場在該樣品上的一浸入量。
15. 如請求項9之方法，其中該透鏡是如請求項1至2中任一項之透鏡。