用于电子柱的多极透镜制造技术

本发明专利技术涉及一种用于微柱的电子透镜，并且更为具体地涉及一种多极电子透镜，其中所述电子透镜包括两个或更多个电极层，每一电子层具有从电子束沿其通过的中心光轴延伸的狭缝，且所述两个电极层在电子光轴上对准，以使得所述狭缝相互错开。进一步，本发明专利技术涉及使用所述多极透镜的微柱。根据本发明专利技术的多极透镜可以以简化方式被制造和控制，减小了微柱的散焦，并增大的有效偏转区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电子透镜，并且尤其涉及一种多极电子透镜，该多极电子透镜用于最 小化由电子透镜(该电子透镜控制电子柱(诸如，微柱)中的电子束)的电子光学视点中 的像差所导致的电子束畸变。
技术介绍
电子柱包括电子发射源和电子透镜，创建并扫描电子束，并用于电子显微镜、半导 体光刻、或使用电子束的检验设备，诸如用于检验半导体设备的通路孔/接触孔的设备、用 于检验和分析样本表面的设备、或用于检验TFT-LCD设备的薄膜晶体管(TFT)的设备。此类电子柱的代表例为微柱。基于电子发射源以及具有微细结构的电子光学部分 的微柱于1980年被首次引入，该微柱可根据扫描式隧道显微镜(STM)的基本原理来工作。 微柱可通过允许微细结构被巧妙地组装(从而可形成改善的电子柱)来使得光学像差最小 化。可对多个细小结构进行排列，然后可将其用于具有并联式或串联式结构的多型电子柱 结构中。图1为示出了微柱的结构的示意图，该图显示了电子发射源、源透镜、偏转器以及 单透镜被对准并扫描电子束。一般而言，微柱(即，典型的非常小型的柱)包括电子发射源10，该电子发射源10 被配置为发射电子；源透镜20，该源透镜20被配置为包括三个电极层，以发射、加速以及控 制电子束，并将所发射的电子转换为有效的电子束B;偏转器30，该偏转器30用于对电子束 进行偏转；以及聚焦透镜(单透镜)40，该聚焦透镜40被配置为将电子束聚焦至样本S。一 般而言，所述偏转器位于源透镜与单透镜之间。为了以一般方式操作微柱，可将范围为大约-100 _2kV的负电压施加至电子发 射源，且源透镜的电极层共同接地。所述单透镜(即，聚焦透镜的一个示例，用于对电子束进行聚焦)以下述方式来对 电子束进行聚焦，即，将该单透镜两侧的外部电极层接地，并将负(_)电压(减速模式)或 正⑴电压(加速模式)施加至中心电极层。在同一操作距离处，减速模式中的聚焦电压幅值小于加速模式中的聚焦电压幅 值。可施加同步偏转电压，以调节电子束的路径，并在之后以规则的时间周期将该电子束扫 描至样本表面。所述电子透镜(诸如，上述源透镜或聚焦透镜)包括两个或更多个电极层 (每一电极层在其中心处包括具有圆形或预定形状的孔，以允许电子束从中穿过)，并控制 所述电子束。该电子透镜一般由三个电极层构成。所述电子发射源(即，传统电子柱的核心组件之一)为用于发射电子的源，且场致 发射发射器(FEE)、用作热离子发射源的热发射器(TE)、或热场发射器(TFE)可用作该电子 发射源。所述电子发射源要求稳定的电子发射、高电流、小体积、低能量扩散以及长寿命。所述电子柱可被分类为单个(single)电子柱和多型(multi-type)电子柱，每一 所述单个电子柱包括单个电子发射源以及用于控制由该电子发射源所生成的电子束的电子透镜，而每一所述多型电子柱包括用于控制由多个电子发射源所发射的多个电子束的电 子透镜。所述多型电子柱可被分类为薄片型电子柱、组合型电子柱以及阵列型柱。每一所 述薄片型电子柱包括电子发射源和电子透镜，该电子发射源被配置以使得多个电子发射源 尖端被设置于单个层(诸如，半导体片)中，该电子透镜被配置以使得其中单个层中形成有 多个孔的透镜层相互堆叠。每一所述组合型电子柱被配置为通过使用具有多个孔的单个透 镜层以类似于单个电子柱的方式控制由各个电子发射源所发射的电子束。每一所述阵列型 柱被配置以使得单个电子柱被安装且用于单个壳体内。在组合型电子柱的情况下，电子发 射源是分开的，但透镜的使用方式与薄片型柱中的透镜的使用方式相同。针对电子柱的性能，电子透镜具有类似于一般光学透镜的电子光学像差问题，从 而电子柱的电子透镜内会因像差(诸如，电子光学视点的球面像差、像散以及慧形像差 (coma))而发生诸如射束畸变现象或散焦现象的问题。此外，由于制造过程所出现的机械精 度问题，孔的形状不是完全对称、或者而并未实现相互之间的孔的对准，而且电极的污染会 影响场强，从而不可能制造出可产生电场强度完全对称的电场的电子透镜。因此，即使所述 孔是圆形的，一般亦会发生像散。为缓解这些问题，提出了八极透镜，且该八极透镜已成为 传统技术。此外，在电子柱中，电子束必须被偏转，并在之后扫描样本。因此，当电子束因偏 转而偏离聚焦透镜的中心光轴、并穿过该聚焦透镜时，可对该电子束进行扭曲。因像散和电 子束畸变现象而导致的电子束扩大现象会对电子柱的分辨率产生负面影响。此外，传统的八极透镜以及其他多极透镜因多个电极分布于单个透镜层上而具有 难以制造、控制以及对准的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，在用于对电子束进行聚焦的透镜中提供一种多极透镜(该多 极透镜易于制造，且可使用简单操作方法进行操作)，以改善电子柱内因像散而产生的分辨 率降低现象。本专利技术的另一目的在于，独立提供用于对电子束的对准进行调节的装置以及用于 对上述改进电子透镜结构中的电子束进行偏转的装置，以改善由聚焦透镜内的像散所导致 的电子束畸变现象。为实现上述目标，本专利技术提供一种聚焦透镜结构，该聚焦透镜结构在电子柱的电 子光轴周围的各个角度处具有电极。此外，本专利技术提供一种结构，其中聚焦透镜结构包括四个电极层，两个外侧的电极 层包括标准孔，而两个内侧的电极层包括纵向长度孔或横向长度孔。此外，为实现上述目标，本专利技术提供一种多极电子透镜，该多极电子透镜包括两个 或更多个电极层，其中每一电极层具有跨越中心光轴延伸的狭缝，电子束沿所述中心光轴 通过，且所述电极层沿着电子光轴排列，以使得所述狭缝位于不同方向。此外，本专利技术提供一种电子柱，其中聚焦透镜包括多极透镜。本专利技术所优选提出的纵向长度狭缝或孔以及横向长度狭缝或孔被配置成他们相 互相对的结构。上述包括具有狭缝或孔的电极层的电子透镜被称之为多极透镜。此外，本专利技术提供一种包括电子发射源、电子透镜以及偏转器的电子柱，其中所述 聚焦透镜包括多极透镜。在传统电子柱(如图1所示的电子柱)中，当电子束聚焦于样本上并扫描穿过样 本时，会发生电子束束斑散焦和畸变。具体而言，当偏转器对电子束进行偏转时，该电子束 偏离聚焦透镜的中心光轴，从而使得该电子束所形成的束斑的形状被扭曲。上述电子束束斑的扩大及畸变现象由发生于源透镜和聚焦透镜中的像散以及发 生于聚焦透镜中的球形及慧形像差所引起。因此，本专利技术提供一种电子透镜的电极结构，以减小电子束束斑的尺寸扩大以及 形状畸变。可以制造电子柱，在该电子柱中，可通过使用本专利技术的多极透镜来作为聚焦透镜 (例如，单透镜)的内部中心电极层、并适当将使用多极透镜的聚焦透镜布置于对准器与偏 转器之间，来减小由散焦所导致的电子束束斑的扩大以及由偏离电子束的中心光轴所导致 的电子束束斑的畸变。对于单透镜(即，本专利技术中的聚焦透镜)而言，可使用上述多极透镜替换中心电 极层(该中心电极层为三个电极层之一且未接地，并对其单独施加电压)，且对于源透镜而 言，上述多极透镜可用于未接地的中心电极层。虽然整个源透镜可接地并在之后被使用， 但包括三个电极层的源透镜可用于通过施加电压至中心电极层而将电子束聚焦，在此情况 下，可将多极透镜应用至中心电极层。对于上述聚焦透镜而言，优选地，其中两个透镜层在 正交方向上对称排列的四极透镜可用作多极透镜。对此的原因是，当其用于传统单透镜时，优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多极电子透镜，该多极电子透镜包括：　　两个或更多个电极层，　　其中，每一所述电极层具有跨过中心光轴延伸的狭缝，电子束沿所述中心光轴通过，并且所述电极层沿着电子光轴排列，以使得所述狭缝位于不同方向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：金浩燮，吴泰植，
申请(专利权)人：电子线技术院株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]