[发明专利]扫描式电子显微镜

说明书

技术领域

本发明涉及一种扫描式电子显微镜，特别涉及一种具有钻石膜的扫描式电子显微镜。

背景技术

随着半导体元件集成度快速提升，扫描式电子显微镜(scanning electronmicroscope，SEM)已用于对微细线路图案的观察及检测。扫描式电子显微镜是以电子束扫描样品，待检测到电子束撞击样品所产生的二次电子后，再将样品二次电子影像显示于屏幕上。此技术适合于对半导体制造领域微细结构的观察。

图1示出传统的扫描式电子显微镜。扫描式电子显微镜1包括电子束源2、聚焦透镜4、基板5、空隙6、扫描单元7、物镜8、样品9以及检测器11。

电子束源2产生初级电子束3。聚焦透镜4聚焦初级电子束3。空隙6形成于基板5中，以供初级电子束3通过。扫描单元7以初级电子束3对样品9进行二维扫描。物镜8设置于扫描单元7与样品9之间，以聚焦初级电子束3。检测器11检测由初级电子束3照射样品9所产生的二次电子。

传统扫描式电子显微镜的基板是由钼金属制成的。然而，由于钼金属的硬度不足，导致经电子束连续撞击后，基板空隙的边缘极易变形，造成影像品质低劣。目前使用的基板，一般须每月更换一次，如此会耗费相当大的成本支出。

发明内容

本发明的一个实施例提供一种扫描式电子显微镜，包括：电子束源，产生初级电子束；聚焦透镜，聚焦该初级电子束；基板，其表面形成有具有孔隙的钻石膜，以供该初级电子束通过；以及扫描单元，以该初级电子束对样品进行二维扫描。该扫描式电子显微镜还包括：物镜，设置于该扫描单元与该样品之间，用以聚焦该初级电子束；以及检测器，用以检测由该初级电子束照射该样品所产生的二次电子。

上述扫描式电子显微镜中，该电子束源可包括热电子发射式电子束源或场电子发射式电子束源。

上述扫描式电子显微镜中，该电子束源可为电子枪。

上述扫描式电子显微镜中，该聚焦透镜可包括静电透镜或磁透镜。

上述扫描式电子显微镜中，该基板的厚度可大体介于0.05～0.15mm。

上述扫描式电子显微镜中，该基板可由钼制成。

上述扫描式电子显微镜中，该钻石膜的厚度可大体介于10～100nm。

上述扫描式电子显微镜中，该钻石膜的温度可大体介于摄氏60～80度。

上述扫描式电子显微镜中，该钻石膜的传热速率可大体为1200W/mK。

上述扫描式电子显微镜中，该钻石膜可为绝缘膜。

上述扫描式电子显微镜中，该钻石膜可借助化学气相沉积法形成。

上述扫描式电子显微镜中，该孔隙的孔径可大体介于0.1nm～0.2mm。

以本发明的一个实施例说明上述扫描式电子显微镜的运行流程。首先，自电子束源放射出初级电子束并加速该初级电子束。该初级电子束经聚焦透镜聚焦后，通过表面包覆有钻石膜的基板的空隙。该初级电子束随后通过扫描单元，并借助物镜再次聚焦于样品表面，开始进行二维扫描。当初级电子束照射于样品表面时，会产生二次电子或背后散射电子，此二次电子信号会被检测器检测、收集，最后获得该样品的二维电子影像。

在电子显微镜的运行过程中，电子束会连续地撞击基板空隙边缘。此外，为避免环境微粒的污染，对基板实施热处理是必要的。因此，具有高硬度及高热导性的钻石材料，便相当适合应用在本发明，以避免因连续电子束撞击及高温所造成基板空隙变形及沾染微粒的问题。此坚硬的钻石薄膜可经长时间使用而无须更换，故可有效降低成本。另外由于钻石材料兼具绝缘功能，故可避免发生电子传输，从而能有效增加电子束强度。

此外，钻石膜可简单地借助传统化学气相沉积法(CVD)制作，因此，薄的钻石膜，例如纳米等级的钻石膜，即可以此低成本方式制作完成。

为让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，以下文特举一较佳实施例并配合附图进行详细说明。

附图说明

图1示出传统的扫描式电子显微镜。

图2示出本发明的扫描式电子显微镜。

其中，附图标记说明如下：

现有技术部分(图1)

1～扫描式电子显微镜；

2～电子束源；

3～初级电子束；

4～聚焦透镜；

5～基板；

6～空隙；

7～扫描单元；

8～物镜；

9～样品；

11～检测器。

本发明部分(图2)

10～扫描式电子显微镜；

12～电子束源；

13～初级电子束；

14～聚焦透镜；

16～基板；