一种基于维恩分析器校正二阶像差的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于维恩分析器校正二阶像差的设计方法，针对有偏转系统的存在时，此时沿着光轴附近将场函数做级数展开分析系统电子光学特性，能够分析因偏转带来的二阶像差。利用维恩分析器，通过给圆弧电极施加电压信号激励，让分析器产生所需的四极场，叠加在维恩分析器上。针对整个成像系统或检测系统，计算其光学特性，根据叠加四极场所计算的结果，控制调节加入四极场的方位角和激励强度，从而达到补偿系统因偏转带来的二阶像差。

【技术实现步骤摘要】
一种基于维恩分析器校正二阶像差的设计方法
本专利技术涉及半导体检测
和电子束成像领域，具体涉及一种基于维恩分析器校正二阶像差的设计方法。
技术介绍
随着半导体技术的发展和工艺技术的进步，器件尺寸不断缩小，那些在以前节点上曾经不太重要的缺陷和颗粒可能会对器件性能造成致命的影响。同时由于新材料的引入、新工艺的研发和新一代光刻技术的使用，带来了许多新的缺陷问题。为了满足物理研究及半导体器件和集成电路生产的需要，要求电子束成像系统和检测设备具有更高的分辨率、更大的扫描场。之前追求的是在高的放大倍率时有很高的分辨率，即很小的轴上像差，而对轴外像差要求不是很严格，也就是说随着扫描场的增加引起的系统像差的急剧增加。对于电子束成像系统和检测设备，既要求有高的轴上分辨率，又希望在大的扫描场内具有小的轴外像差。因此，系统中都考虑有偏转系统的设计。当偏转系统存在时，实现了较大的扫描场时，边缘上的物点离光轴远，光束倾斜大，随着偏转激励的增大，即视场的增大，主光轴也随之偏离系统轴，此时电子束不能在x和y向很好的聚焦，产生了象散，同时偏转带来的二阶像差也随之增大。近年来，带电粒子束检测和成像设备在半导体产业中广泛应用，例如扫描电镜，通常被用于芯片等生产对象的缺陷检测。在带电粒子束检测和成像设备中，运用复合的(通常为正交的)电场和磁场对于二次带电粒子进行偏转的维恩分析器是其中的一种关键器件，主要作用在于对二次带电粒子束进行偏转扫描。在目前的电子束成像系统和检测设备中，往往都是利用给维恩分析器加一个消象散的附加功能，仅仅去是实现整个系统的好的聚焦性质，并没有深入的考虑有偏转系统带来二阶像差，也没有去校正它。在相关
中，亟需一种基于维恩分析器校正偏转像差的设计方法，便于实现带电粒子束的滤质和分析的同时减小或校正成像设备偏转系统带来的二阶像差。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术对于有聚焦偏转系统的电子束成像系统和电子束检测设备，提供一种基于维恩分析器校正二阶像差的设计方法。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于维恩分析器校正二阶像差的设计方法，当电子束成像或检测系统有偏转系统的存在时，分析因偏转系统带来的二阶像差；进而利用维恩分析器，引入四极场去补偿电子束成像或检测系统因偏转系统带来的二阶像差。进一步地，当电子束成像或检测系统有偏转系统的存在时，此时沿着光轴附近将场函数做级数展开分析电子束成像或检测系统电子光学特性，即能够分析因偏转系统带来的二阶像差。进一步地，利用维恩分析器，通过给圆弧电极施加电压信号激励，使维恩分析器产生所需的四极场，叠加在维恩分析器上，控制调节加入四极场的方位角和激励强度，从而达到补偿电子束成像或检测系统因偏转系统带来的二阶像差。进一步地，所述维恩分析器为十二极电极和磁极维恩分析器、八极电极和磁极维恩分析器中的一种。进一步地，当采用十二极电极和磁极维恩分析器时，将十二极电极或磁极按照四极透镜的结构分布分成四个单元，每个单元里有三个圆弧电极，对同一单元中的三个圆弧电极施加同一激励信号，让维恩分析器产生四极透镜所需的四极场，利用有限元软件将四极场计算并导出，将导出的四极场叠加在维恩分析器上，使其同时有二极场和四极场，计算整个电子束成像和检测系统的光学特性；根据所计算的结果，控制调节加入四极场的方位角和激励强度，利用迭代插值方法找到补偿效果最好的计算结果，从而减小或校正因偏转系统带来的二阶像差。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：与传统分析方法相比，本专利技术沿着偏转后的光轴将场函数做级数展开并分析系统电子光学特性，解决了因偏转场的加入而沿直轴分析级数不收敛的问题，同时也考虑了扫描场的增大，因此能够分析偏转带来的二阶像差；因为静电四极透镜具有优越的电子光学聚焦成像性能，组合静电四极透镜系统拥有点聚焦的能力，因此让维恩分析器在原有滤质和分析的作用基础上，还可以减小大扫描场时产生的二阶像差，不需要在成像系统中单独加入四极透镜，增大了整个系统的空间利用率。附图说明图1为本专利技术实施例的电子束成像或检测系统；图2为本专利技术实施例的维恩分析器横切面和纵切面示意图；图3为本专利技术实施例的维恩分析器中均匀交叉场系统示意图；图4为本专利技术实施例的维恩分析器产生四极场的结构示意图；图5为本专利技术实施例在使用维恩分析器器叠加四极场之后进行迭代优化与系统二阶像差计算结果图。图中：1、汇聚透镜，2、汇聚透镜线圈，3、光轴，4、第一偏转器，5、物镜，6、第二偏转器，7、物镜线圈，8、物镜上极靴，9、物镜下极靴，10、第三偏转器，11、样品台，12、维恩分析器，13、电极或磁极，14、屏蔽壳，15、四极透镜极片。具体实施方式以下对本专利技术进行进一步详细说明。一种基于维恩分析器校正二阶像差的设计方法，当电子束成像或检测系统有偏转系统的存在时，此时沿着光轴附近将场函数做级数展开分析电子束成像或检测系统电子光学特性，能够分析因偏转系统带来的二阶像差；利用维恩分析器，引入四极场去补偿电子束成像或检测系统因偏转系统带来的二阶像差，具体地，通过给圆弧电极施加电压信号激励，让维恩分析器产生所需的四极场，叠加在维恩分析器上，控制调节加入四极场的方位角和激励强度，从而达到补偿电子束成像或检测系统因偏转系统带来的二阶像差，其中所述的维恩分析器，不仅仅限于十二极电极和磁极，还应包括其他类型的如八极电极和磁极维恩分析器。在电子光学系统中，当电子主轨迹作为光轴时，有偏转场的存在时，主光轴随之偏离系统轴，此时沿着光轴附近将场函数做级数展开分析系统电子光学特性，能够分析因偏转系统带来的二阶像差；本专利技术在一种维恩分析器的基础上，引入四极的电场或磁场，去校正大扫描场的偏转系统引起的二阶像差。所述维恩分析器主体包括：静电偏转器和磁偏转器，包括六对对置电极，每个电极包括构造为成圆弧形的电极主体，每个磁极包括构造为成圆弧形的磁极主体，所述维恩分析器中产生的合成电场垂直于由所述维恩分析器中的产生的合成磁场。为此，我们在维恩分析器的结构上，在维恩分析器的电极上施加激励，将维恩分析器电极等效为一个静电四极透镜，通过有限元软件计算出所需要的四极场并导出；将计算出的四极场叠加在偏转器结构上,计算其系统的光学特性；通过调整叠加的四极场的方向及其强度来达到校正高分辨大扫描场系统的二阶像差的目的。下面将对本公开的技术方案通过实施例结合附图的方式进行进一步的详细解释。在说明书中，相同或相似的附图标记和字母指示相同或相似的部件。参照附图对本公开实施例的以下说明旨在对本公开的总体专利技术构思进行解释，不应当理解为对本公开的一种限制。电子束在线检测设备为了达到精密的聚焦和偏转要求，解决实现小束斑要求的强激励透镜和更大的扫描范围的矛盾，一般都采用旋转对称场与偏转场交叠的复合聚焦偏转系统，如图1，系统包括用于汇聚电子光束的汇聚透镜1及其汇聚透镜线圈2，在系统中起到预偏转的第一偏转器4，还有第二偏转器6，物镜5及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于维恩分析器校正二阶像差的设计方法，其特征在于，当电子束成像或检测系统有偏转系统的存在时，分析因偏转系统带来的二阶像差；进而利用维恩分析器，引入四极场去补偿电子束成像或检测系统因偏转系统带来的二阶像差。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于维恩分析器校正二阶像差的设计方法，其特征在于，当电子束成像或检测系统有偏转系统的存在时，分析因偏转系统带来的二阶像差；进而利用维恩分析器，引入四极场去补偿电子束成像或检测系统因偏转系统带来的二阶像差。


2.根据权利要求1所述的一种基于维恩分析器校正二阶像差的设计方法，其特征在于，当电子束成像或检测系统有偏转系统的存在时，此时沿着光轴附近将场函数做级数展开分析电子束成像或检测系统电子光学特性，即能够分析因偏转系统带来的二阶像差。


3.根据权利要求1所述的一种基于维恩分析器校正二阶像差的设计方法，其特征在于，利用维恩分析器，通过给圆弧电极施加电压信号激励，使维恩分析器产生所需的四极场，叠加在维恩分析器上，控制调节加入四极场的方位角和激励强度，从而达到补偿电子束成像或检测系统因偏转系统带来的二阶像...

【专利技术属性】
技术研发人员：康永锋，常飞浩，胡航锋，赵静宜，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61