用于高分辨率电子束成像的设备及方法技术

本发明专利技术涉及用于高分辨率电子束成像的设备及方法。一个实施例涉及一种用于高分辨率电子束成像的设备。所述设备包含经配置以限制入射电子束中的电子的能量扩散的能量过滤器。所述能量过滤器可使用消像散维恩(Wien)过滤器及过滤器孔口而形成。另一实施例涉及一种形成用于高分辨率电子束设备的入射电子束的方法。另一实施例涉及一种包含弯曲导电电极的消像散维恩过滤器。另一实施例涉及一种包含一对磁轭及多极偏转器的消像散维恩过滤器。本发明专利技术还揭示其它实施例、方面及特征。

【技术实现步骤摘要】
分案申请的相关信息本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2013年4月2日、申请号为201380025282.4、专利技术名称为“用于高分辨率电子束成像的设备及方法”的专利技术专利申请案。
本专利技术涉及用于电子束成像的设备及方法。
技术介绍
电子束成像系统通常使用电子束柱以跨衬底表面的区域扫描电子束以获得图像数据。本专利技术提供用于高分辨率电子束成像的新颖且具专利技术性的设备及方法。
技术实现思路
一个实施例涉及一种用于高分辨率电子束成像的设备。所述设备包含经配置以限制入射电子束中的电子的能量扩散的能量过滤器。所述能量过滤器可使用消像散维恩(Wien)过滤器及过滤器孔口而形成。另一实施例涉及一种形成用于高分辨率电子束设备的入射电子束的方法。所述方法包含使用能量过滤器限制入射电子束中的电子的能量扩散。其它实施例涉及一种消像散维恩过滤器。在一个实施例中，所述消像散维恩过滤器包含两对磁芯及两对弯曲电极。在另一实施例中，所述消像散维恩过滤器可包含两对磁轭及多极偏转器。本专利技术还揭示其它实施例、方面及特征。附图说明图1为描绘根据本专利技术的实施例的电子束柱的实施方案的横截面图。图2为根据本专利技术的实施例的消像散维恩过滤器的第一实施方案的俯视图。图3为根据本专利技术的实施例的具有两对磁鞍轭的消像散维恩过滤器的第二实施方案的俯视图。图4展示关于根据本专利技术的实施例的第二实施方案的所述两对磁鞍轭的所关注角度。图5为根据本专利技术的实施例的一对磁鞍轭的透视图。图6为在参考条件下作为计算机仿真的电子束柱的会聚角的函数的总斑点大小及其影响因素的图表。图7为根据本专利技术的实施例的在使用消像散维恩过滤器进行入射束能量过滤的情况下的作为计算机仿真的电子束柱的会聚角的函数的总斑点大小及其影响因素的图表。具体实施方式图1为描绘根据本专利技术的实施例的电子束柱100的实施方案的横截面图。电子束柱100的组件可容纳在一或多个真空腔室中。如图1中所示，电子束柱100除其它组件以外还可包含电子枪系统，所述电子枪系统包含电子源102、枪透镜106及限束孔口(BLA)104。电子源102可包含发射被加速通过阳极中的开口的电子的阴极。BLA104将所发射电子的角度限于源发射角α，且枪透镜106聚焦通过BLA104的所发射电子以形成入射电子束。枪透镜106大体上配置于限束孔口104下方且通常为静电透镜，但是其在替代实施例中可为磁性透镜。在一个实施例中，由电子枪系统产生的电子束为经远心照射的电子束。根据本专利技术的实施例，电子束柱100可进一步包含入射束能量过滤器108。如下文进一步所述，此入射束能量过滤器108可有利地用以实质上减小目标衬底上的电子束的总斑点大小。在一个实施例中，如图1中所示，入射束能量过滤器108可使用消像散维恩过滤器(SWF)110结合能量过滤器孔口(过滤器孔口)112而实施。来自所述电子枪系统的电子束通过SWF110聚焦到过滤器孔口112上。能量在小的能量扩散内(例如，ΔE<50meV)的电子以平衡方式受到SWF110的静电力及磁力的影响，使得所述电子沿柱100的光学轴行进。然而，能量在所述小能量扩散外(例如，比束的平均能量大50meV)的电子归因于不同束能量的静电力与磁力之间的偏转能力之差而被SWF110偏转。能量在所述小能量扩散外的经偏转电子被能量过滤器孔口112阻挡。换句话说，SWF110可经配置以偏转能量在小能量范围外的电子114，使得所述电子被所述能量过滤器孔口112阻挡，同时允许能量在所述小的能量范围内的电子116通过能量过滤器孔口112。能量过滤器孔口112处的束交叉(其由SWF110形成)变为第一聚光透镜118的目标。可通过柱孔口120进一步选择能量过滤器孔口112之后的束电流。接着可通过第二聚光透镜122聚焦通过柱孔口120的束。物镜124接着可进一步聚焦所述束以便以会聚角β会聚能量经过滤的电子束以在目标衬底126上形成束斑点。图1中的柱100与常规柱的图像形成之间的实质区别在于：归因于相同或类似体积中束电流较小，过滤器孔口112下方的电子密度实质上减小。此外，束消像散器119可经配置以补偿或修正可能已由SWF110引入的消像散。所述补偿优选地在目标衬底126处产生散光(例如，圆形)束斑点。在一个实施方案中，消像散器119可配置于第一聚光透镜118与柱孔口120之间。此外，可在物镜124与目标衬底126之间配置静电透镜130，且可在物镜124内配置维恩过滤器132。目标衬底126可通过可移动载物台128固持。目标衬底126可为所制造的半导体晶片或用于光刻的分划板。可移动载物台128可用以在(例如)自动检验或检视过程期间在所述柱下方平移目标衬底126。入射电子束碰撞到目标衬底126的表面上导致发射次级电子及/或反向散射电子。这些次级电子及/或反向散射电子在本文可被称为散射电子。散射电子可通过静电透镜130提取且反向向上通过所述柱。维恩过滤器132可偏转散射电子以使得所述散射电子的轨道相对于所述柱的光学轴成一角度。离轴散射电子可行进到可基于所检测电子产生检测信号的检测系统134。图2为根据本专利技术的实施例的消像散维恩过滤器200的第一实施方案的俯视图。消像散维恩过滤器200可用于上文关于图1所述的电子束柱100中。消像散维恩过滤器200可包含两对磁芯(磁极片)202。第一对磁芯202可在x轴上对准，且第二对磁芯202可在y轴上对准，其中z轴为电子束柱100的光学轴。可在每一磁芯202周围缠绕导电维恩线圈204。在维恩过滤器200中沿x及y轴的磁场可通过调整流过线圈204的电流而可控制地调整。此外，消像散维恩过滤器200可包含两对圆柱形弯曲导电板206。第一对圆柱形弯曲板206可在x轴上对准，且第二对圆柱形弯曲板206可在y轴上对准，其中z轴为所述电子束柱100的光学轴。如图2中所示，板206可为圆柱形弯曲的且经定位以围绕所述柱的光学轴界定空的圆柱形空间。如图2中进一步所示，绝缘体208可使板206与磁芯202分离。绝缘体208可具有对应于板206的圆柱形曲率的曲率。磁芯202的毗邻绝缘体208的表面也可具有对应于板206的圆柱形曲率的圆柱形曲率。在一个实施方案中，板206可为绝缘体208上的金属涂层或固定到绝缘体208上的薄圆柱形弯曲片。此外，磁极片202在z方向上的高度优选地经配置以与静电偏振板206的高度相同。因此，如果绝缘体208及偏转板206的厚度足够小，那么静电场沿z轴的分布可为可配置以匹配或近似匹配磁场沿z轴的分布的。偏转板206之间的间隙大小并不重要，但是所述间隙应足够大以避免板206之间出现电弧效应。可通过调整施加于板206的电压而可以可控制地调整维恩过滤器200中沿x及y轴的静电场。如所示，可将+Vx伏特施加到布置在正x轴上的板206，可将-Vx伏特施加到布置在负x轴上的板206。类似地，可将+Vy伏特施加到布置在正y轴上的板206，可将-Vy伏特施加到布置在负y轴上的板206。根据本专利技术的实施例，维恩过滤器200内的极角周围的静电场及磁场并不相同，使得维恩过滤器200是消像散的。这不同于仅在一个方向上平衡静电场强度与磁场强度以(例如)分离次级电子与初级电子的维恩过滤器的常规应用。图3为根据本专利技术的实施例的具有两对磁鞍轭的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高分辨率电子束成像的设备，所述设备包括：源，其经配置以发射电子；枪透镜，其经配置以沿所述设备的光学轴将来自所述源的所述电子聚焦到电子束中；限束孔口，其经配置以限制所述电子束中的电子的源发射角；能量过滤器，其经配置以限制所述电子束中的所述电子的能量扩散以形成具有经减少的能量扩散的能量经过滤的电子束，其中所述能量过滤器包含：维恩过滤器，其包含：第一对磁鞍轭和第二对磁鞍轭，其中所述第一对磁鞍轭和所述第二对磁鞍轭中的每一磁鞍轭横跨大于90度的角度以使得相邻磁鞍轭之间存在方位重叠，且多极静电偏转器，其位于所述维恩过滤器中的每一对磁鞍轭的第一磁鞍轭和第二磁鞍轭之间；以及过滤器孔口，其中能量在所述经减少的能量扩散外的所述电子被所述维恩过滤器偏转，以使得能量在所述经减少的能量扩散内的所述电子通过所述过滤器孔口，而能量在所述经减少的能量扩散外的所述电子被所述过滤器孔口阻挡；物镜，其经配置以将能量经过滤的电子束聚焦到目标衬底的表面上的斑点上；及检测器，其经配置以检测来自所述目标衬底的所述表面的散射电子。

【技术特征摘要】
2012.04.03 US 13/438,5431.一种用于高分辨率电子束成像的设备，所述设备包括：源，其经配置以发射电子；枪透镜，其经配置以沿所述设备的光学轴将来自所述源的所述电子聚焦到电子束中；限束孔口，其经配置以限制所述电子束中的电子的源发射角；能量过滤器，其经配置以限制所述电子束中的所述电子的能量扩散以形成具有经减少的能量扩散的能量经过滤的电子束，其中所述能量过滤器包含：维恩过滤器，其包含：第一对磁鞍轭和第二对磁鞍轭，其中所述第一对磁鞍轭和所述第二对磁鞍轭中的每一磁鞍轭横跨大于90度的角度以使得相邻磁鞍轭之间存在方位重叠，且多极静电偏转器，其位于所述维恩过滤器中的每一对磁鞍轭的第一磁鞍轭和第二磁鞍轭之间；以及过滤器孔口，其中能量在所述经减少的能量扩散外的所述电子被所述维恩过滤器偏转，以使得能量在所述经减少的能量扩散内的所述电子通过所述过滤器孔口，而能量在所述经减少的能量扩散外的所述电子被所述过滤器孔口阻挡；物镜，其经配置以将能量经过滤的电子束聚焦到目标衬底的表面上的斑点上；及检测器，其经配置以检测来自所述目标衬底的所述表面的散射电子。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一对磁鞍轭与x轴对准，且所述第二对磁鞍轭与垂直于所述x轴的y轴对准，其中所述x轴和所述y轴均垂直于所述光学轴，且其中所述第一对磁鞍轭和所述第二对磁鞍轭的每一磁鞍轭具有朝向所述光学轴的凹圆柱面。3.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括消像散器以补偿由所述消像散维恩过滤器引入的像散。4.根据权利要求3所述的设备，其中所述消像散器配置在所述过滤器孔口与柱孔口之间。5.一种用于高分辨率电子束成像的设备，所述设备包括：源，其经配置以发射电子；枪透镜，其经配置以沿所述设备的光学轴将来自所述源的所述电子聚焦到电子束中；限束孔口，其经配置以限制所述电子束中的电子的源发射角；能量过滤器，其经配置以限制所述电子束中的所述电子的能量扩散以形成具有经减少的能量扩散的能量经过滤的电子束，其中所述能量过滤器包含:所述能量过滤器的消像散维恩过滤器，其中所述消像散维恩过滤器具有不平衡的静电场强度与磁场强度以便为消像散的，且所述消像散维恩过滤器包含：第一对磁鞍轭和第二对磁鞍轭，及多极静电偏转器，其位于所述消像散维恩过滤器中由所述第一对磁鞍轭和所述第二对磁鞍轭所围绕的空间内；过滤器孔口，其中能量在所述经减少的能量扩散外的所述电子被所述消像散维恩过滤器偏转，以使得能量在所述经减少的能量扩散内的所述电子通过所述过滤器孔口，而能量在所述经减少的能量扩散外的所述电子被所述过滤器孔口阻挡；物镜，其经配置以将能量经过滤的电子束聚焦到目标衬底的表面上的斑点上；及检测器，其经配置以检测来自所述目标衬底的所述表面的散射电子。6.根据权利要求5所述的设备，其中所述能量过滤器中的所述第一对磁鞍轭由导电线圈缠绕以产生沿着垂直于所述光学轴的第一方向的第一磁场，且其中所述能量过滤器中的所述第二对磁鞍轭由导电线圈缠绕以产生沿着既垂直于所述光学轴又垂直于所述第一方向的第二方向的第二磁场。7.根据权利要求6所述的设备，其中针对所述多极静电偏转器的每一电极所施加的电压是第一电压电平乘以针对所述第一方向上的偏转的所述电极的相对强度加上第二电压电平乘...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜辛容，韩立群，
申请(专利权)人：科磊股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US