一种可编码阵列式静电偏转器、聚焦偏转系统及设计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种可编码阵列式静电偏转器、聚焦偏转系统及设计方法，通过采用多个静电偏转器子单元沿轴向阵列安装组成，该设计方法在磁聚焦透镜轴上磁场分布给定后，采用高斯拟合与最小二乘法确定每个子偏转器单元的激励权重系数，根据权重系数调节每个子偏转器单元的实际激励大小，改善聚焦偏转系统变轴条件的匹配程度，降低偏转像差，从而更好地解决大扫描偏转范围和高分辨率的矛盾问题。

【技术实现步骤摘要】
一种可编码阵列式静电偏转器、聚焦偏转系统及设计方法
本专利技术属于半导体加工领域，具体涉及一种可编码阵列式静电偏转器、聚焦偏转系统及设计方法。
技术介绍
半导体加工过程中不可避免地存在着一些加工缺陷，这些缺陷严重影响了产品的质量，随着科学技术的不断发展，对半导体缺陷检测提出了更高的要求。一方面，随着半导体器件尺寸不断缩小，缺陷的特征尺寸也会不断缩小，同时多层结构半导体制造工艺的出现以及新材料、新工艺的研发也会带来一些新的隐藏缺陷，这些都对缺陷检测的分辨率的提高提出了新的要求。另一方面，随着晶圆尺寸的增大，加工和检测效率需要得到提升，因此需要尽量大的偏转场。然而，随着偏转场的增大，在偏转场边角区域偏转像差也会增大，严重降低了偏转场边角区域的检测分辨率。因此要求电子束在线缺陷检测设备在大偏转场下依然有高的分辨率。专利文献US7759653B2公开了一种采用两种工作模式的电子束缺陷检测系统，一种模式是大的偏转场和大的电子束，具有高的扫描速度和低的分辨率，用来识别出缺陷所在区域，另一种模式是小的偏转场和小的电子束，具有很高的分辨率，用来深入检测缺陷，通过选用不同的偏转器和透镜激励来实现两种工作方式的切换，从而实现大偏转场高分辨率的缺陷检测。但是由于其用于大偏转场的偏转器的存在，使得束斑尺寸会变大，同时由于其偏转灵敏度高，容易产生噪声，对二次电子的信号产生影响。
技术实现思路
针对目前半导体制造过程中，对于样品缺陷检测的电子束在线检测系统要满足大偏转场和高分辨率的要求，本专利技术提供一种可编码阵列式静电偏转器、聚焦偏转系统及设计方法，本专利技术能够改善聚焦偏转系统变轴条件的匹配程度，从而降低偏转像差，提高分辨率。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种可编码阵列式静电偏转器，包括可编码阵列式静电偏转器本体，可编码阵列式静电偏转器本体通过导线连接至控制器，控制器通过数据线连接至驱动器，所述可编码阵列式静电偏转器本体由若干偏转器子单元沿轴向阵列组成。进一步地，所述若干偏转器子单元为整体加工或单独加工后沿轴向阵列安装。进一步地，当若干偏转器子单元为整体加工时，先加工一体化的偏转器支架，然后在偏转器支架上安装固定偏转器子单元的电极及电极引线，最终对安装有电极的偏转器支架内壁进行磨削加工以保证所有偏转器子单元的同轴度。进一步地，所述偏转器支架的内壁沿轴向和周向设置有用于固定安装电极的安装槽，安装槽的中心沿径向开有用于安装接线柱的通孔，所述接线柱用于连接电极引线。进一步地，所述电极采用薄片金属，薄片金属通过粘接方式固定在安装槽中；或所述电极采用在安装槽内涂覆导电银浆材料，待导电银浆固化后即作为电极。进一步地，当若干偏转器子单元为单独加工后沿轴向阵列安装时，所述偏转器子单元包括子单元固定支架和子单元电极，子单元电极固定在子单元固定支架的内沿上侧，相邻的偏转器子单元采用工装夹具固定，且相邻的偏转器子单元纸件沿轴向预留有便于子单元电极引线的空间。一种基于可编码阵列式静电偏转器的聚焦偏转系统，包括阴极，阴极的下部依次设置由抑制极、加速极、聚光镜、光阑、二次电子收集器、预偏转器以及磁聚焦透镜，磁聚焦透镜的内侧设置有可编码阵列式静电偏转器，且可编码阵列式静电偏转器本体与磁聚焦透镜同轴设置，所述抑制极、加速极、聚光镜、光阑、二次电子收集器、预偏转器以及磁聚焦透镜同轴设置，磁聚焦透镜的下部设置有样品台。一种可编码阵列式静电偏转器设计方法，根据磁聚焦透镜的轴上磁场分布特点，求得轴上磁场对z轴的一阶导数，在磁场区采用多个偏转器子单元沿轴向进行拟合，使得可编码阵列式静电偏转器本体轴上二极场函数与磁场一阶导数满足可变光轴条件。进一步地，首先通过数值计算得到各个偏转器子单元的轴上二极场离散值，利用高斯拟合将各个偏转器子单元的轴上二极场离散值拟合成二极场函数表达式，最后采用最小二乘法将各个偏转器子单元轴上二极场函数与磁场对z轴的一阶导数进性拟合，以确定各个偏转器子单元的激励大小。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：1.可编码阵列式静电偏转器由若干个偏转器子单元沿轴向阵列组成，每个子单元的结构尺寸和激励大小可以单独设计与调节，因此可以在聚焦偏转系统中根据磁聚焦透镜磁场区的零部件实际位置情况来设计可编码阵列式静电偏转器，能够有效利用磁聚焦透镜磁场区的空间位置来满足变轴条件；2.对于给定磁聚焦透镜的轴上磁场分布特点，通过设计可编码阵列式静电偏转器，首先采用高斯拟合得到每个偏转器子单元的轴上二极场函数，再利用最小二乘法对所有偏转器子单元轴上二极场函数与磁场的一阶导数进行拟合来确定每个偏转器子单元的激励大小，因此可以使得变轴条件得到满足，由变轴条件理论可知，偏转聚焦系统的偏转像差会降低，从而分辨率得到提高。附图说明图1是包含可编码阵列式静电偏转器的电子束聚焦偏转系统原理图；图2是可编码阵列式静电偏转器的工作原理图；图3是本专利技术一个实例中单独加工可编码阵列式静电偏转器结构原理图；图4是本专利技术一个实例中整体加工可编码阵列式静电偏转器结构原理图；图5是拟合得到的可编码阵列式静电偏转器本体轴上二极场函数与磁聚焦透镜轴上磁场对z轴的一阶导数对比图；图6是采用不同数量的偏转器子单元进性拟合的拟合程度对比图；图7是采用不同数量的偏转器子单元进性拟合计算得到的偏转聚焦系统在边角区域的像差系数绝对值对比图；图8是采用不同数量的偏转器子单元进性拟合计算得到的偏转聚焦系统在边角区域的像差对比图；图9是采用不同数量的偏转器子单元进性拟合计算得到的偏转聚焦系统在边角区域的分辨率对比图。图中：111、阴极；112、抑制极；113、加速极；120、聚光镜；130、光阑；140、二次电子收集器；150、预偏转器；160、可编码阵列式静电偏转器本体；170、磁聚焦透镜；180、样品台；161、子单元固定支架；162、子单元电极；163、偏转器支架；164、安装槽；165、通孔；166、接线柱；1601、控制器；1602、驱动器。具体实施方式以下对本专利技术进行进一步详细说明。本专利技术的可编码阵列式静电偏转器包括可编码阵列式静电偏转器本体160，可编码阵列式静电偏转器本体160通过导线连接至控制器1601，控制器1601通过数据线连接至驱动器1602，所述可编码阵列式静电偏转器本体160由若干偏转器子单元沿轴向阵列组成，本专利技术设计方法在磁聚焦透镜轴上磁场分布给定后，采用高斯拟合与最小二乘法确定可编码阵列式静电偏转器每个子单元的激励权重系数，根据权重系数调节每个偏转器子单元的实际激励大小，使聚焦偏转系统满足变轴条件，降低偏转像差，从而更好地解决大偏转场和高分辨率的矛盾问题。在复合聚焦偏转系统中，旋转对称场与偏转场叠加时的旁轴轨迹方程为：式中w为旁轴轨迹，η＝-e/m为荷质比，-为电子电荷量，m为电子质量，i为虚数单位，V为偏转电压，I为偏转电流，为轴上旋转对称场电位分布，B为轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可编码阵列式静电偏转器，其特征在于，包括可编码阵列式静电偏转器本体(160)，可编码阵列式静电偏转器本体(160)通过导线连接至控制器(1601)，控制器(1601)通过数据线连接至驱动器(1602)，所述可编码阵列式静电偏转器本体(160)由若干偏转器子单元沿轴向阵列组成。/n

【技术特征摘要】
1.一种可编码阵列式静电偏转器，其特征在于，包括可编码阵列式静电偏转器本体(160)，可编码阵列式静电偏转器本体(160)通过导线连接至控制器(1601)，控制器(1601)通过数据线连接至驱动器(1602)，所述可编码阵列式静电偏转器本体(160)由若干偏转器子单元沿轴向阵列组成。


2.根据权利要求1所述的一种可编码阵列式静电偏转器，其特征在于，所述若干偏转器子单元为整体加工或单独加工后沿轴向阵列安装。


3.根据权利要求2所述的一种可编码阵列式静电偏转器，其特征在于，当若干偏转器子单元为整体加工时，先加工一体化的偏转器支架(163)，然后在偏转器支架(163)上安装固定偏转器子单元的电极及电极引线，最终对安装有电极的偏转器支架(163)内壁进行磨削加工以保证所有偏转器子单元的同轴度。


4.根据权利要求3所述的一种可编码阵列式静电偏转器，其特征在于，所述偏转器支架(163)的内壁沿轴向和周向设置有用于固定安装电极的安装槽(164)，安装槽(164)的中心沿径向开有用于安装接线柱(166)的通孔(165)，所述接线柱(166)用于连接电极引线。


5.根据权利要求4所述的一种可编码阵列式静电偏转器，其特征在于，所述电极采用薄片金属，薄片金属通过粘接方式固定在安装槽(164)中；或所述电极采用在安装槽(164)内涂覆导电银浆材料，待导电银浆固化后即作为电极。


6.根据权利要求2所述的一种可编码阵列式静电偏转器，其特征在于，当若干偏转器子单元为单独加工后沿轴向阵列安装时，所述偏转器子单元包括子单元固定支架(161)和子单元电极(1...

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