电子束聚焦偏转系统及电子束光柱体技术方案

本发明专利技术公开一种电子束聚焦偏转系统及电子束光柱体，其电子束聚焦偏转系统包括：物镜，设置在电子束光柱体内的电子束射出路径上，用于形成精细电子束束斑，照射到样品上；磁偏转器，设置在电子束射出路径上，用于对电子束产生定位作用；静电偏转器，设置在电子束射出路径上，嵌套在磁偏转器中，用于对电子束产生偏转使电子束在样品上进行扫描。本发明专利技术同时加入磁偏转器和静电偏转器，将扫描场分为两部分，一部分利用磁偏转器的像差低的特点对电子束的定位，另一部分利用静电偏转器的扫描速度高的特点对电子束偏转，结合磁偏转器和静电偏转器均置于物镜内的优点，使得整体光柱体更加紧凑、高效，能够既保证了像差精度，又能够提高扫描速度。描速度。描速度。

【技术实现步骤摘要】
电子束聚焦偏转系统及电子束光柱体


[0001]本专利技术涉及电子束
，尤其涉及一种电子束聚焦偏转系统及电子束光柱体。

技术介绍

[0002]电子束光柱体是电子束光刻机、电子束缺陷检测、电子束关键尺寸量测等半导体专用装备的核心系统。电子束光柱体的基本功能和要求是发射电子束，通过透镜或物镜聚焦获得高分辨率聚焦束斑和尽可能高的束流，通过偏转器在样品上扫描进行二维光刻、或进行量测、获得二维图像。为了在二维扫描场内实现高的分辨率，通常将物镜和偏转器进行组合设计，综合考虑各类像差以获得最优值。为获得好的成像或检测质量或光刻效率，通常要求电子束光柱体能实现尽可能大的电子束束流和扫描速度。但是，大的束流会因为空间电荷效应而使得束斑性能变差。一种有效的方法是设计复合聚焦偏转系统并减小光柱体长度以减小像差和空间电荷效应影响。为获得较小的光柱体长度和较优的束斑性能，JEOL公司Tadashi Komagata等人设计了物镜内单偏转器聚焦偏转系统，其中，偏转器采用静电偏转器。静电偏转器的好处是具有很高的扫描速度，但是相对磁偏转器，具有大的像差。静电偏转器的这个性能对于日益精细的光刻要求将难以胜任，特别是扫描场较大时。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施例提供一种电子束聚焦偏转系统及电子束光柱体，该电子束聚焦偏转系统能够使得光柱体既有优良束斑性能，又有高的扫描速度，以解决现有技术中的光柱体象差精度与扫描速度难以兼顾的问题。
[0004]第一方面，本专利技术实施例提供一种电子束聚焦偏转系统，设置于电子束光柱体内的电子枪与样品之间，包括：
[0005]物镜，设置在电子束光柱体内的电子束射出路径上，用于形成精细电子束束斑，照射到样品上；
[0006]磁偏转器，设置在电子束射出路径上，用于对电子束产生定位作用；
[0007]静电偏转器，也设置在电子束射出路径上，用于对电子束产生偏转使电子束在样品上进行扫描。
[0008]本专利技术的电子束聚焦偏转系统通过同时设置有磁偏转器和静电偏转器，能够将扫描场分为两部分，一部分利用磁偏转器的像差低的特点以在磁偏转器的作用下实现对电子束的定位，另一部分利用静电偏转器的扫描速度高的特点以在静电偏转器的作用下完成偏转，将磁偏转器和静电偏转器相结合，以使得整体光柱体更加高效，能够既保证了像差精度，又能够有效提高扫描速度。
[0009]在一些实施方式中，磁偏转器和静电偏转器均设置在物镜内。
[0010]由此，通过这样设置，能够使得光柱体的长度变小，有效缓解电荷效应带来的束斑质量变差的问题，同时利用物镜、磁偏转器和静电偏转器形成物镜内混合偏转系统，磁偏转
器和静电偏转器的场分布均与物镜场分布叠加和匹配，形成的叠加场能够大大降低了偏转色差。
[0011]在一些实施方式中，静电偏转器嵌套于磁偏转器中。
[0012]由此，通过这样设置，能够将磁偏转器设置在电子束的射出路径上，并利用磁偏转器实现对电子束进行定位，同时将静电偏转器设置在电子束的射出路径中，并利用静电偏转器实现对电子束进行偏转，从而能够保证像差精度并提高扫描速度。
[0013]在一些实施方式中，磁偏转器包括磁偏转骨架和同轴绕制在磁偏转骨架上的第一线圈对和第二线圈对，第一线圈对用于对电子束在X方向上偏转，第二线圈对与第一线圈对之间呈90
°
相对角度安装，以用于对电子束在Y方向上偏转，所述X方向和所述Y方向均为与电子束的射出方向垂直的方向，磁偏转骨架为管状结构，电子束通过磁偏转器时由磁偏转骨架内部通过。
[0014]由此，通过这样设置，能够形成中通结构的磁偏转器，以使得磁偏转器能够设置在电子束的射出路径外，令电子束从磁偏转器的中部通过，实现对电子束进行定位的效果，并且由于第一线圈对和第二线圈对的作用方向相互垂直，在第一线圈对和第二线圈对的共同作用下可以实现电子束的任意方向偏转。。
[0015]在一些实施方式中，磁偏转骨架内嵌有空心管。
[0016]由此，通过设置空心管能够对磁偏转器起到支撑作用，同时还能够借助密封圈形成电子束通道所需的真空。
[0017]在一些实施方式中，静电偏转器设置在空心管内，静电偏转器包括绝缘骨架，以及以绝缘骨架的轴线为中心均布设置的电极组，电极组包括以绝缘骨架的轴线为中心均布间隔设置的电极。
[0018]由此，通过这样设置，使得静电偏转器能够设置在电子束的射出路径上，实现对电子束偏转的效果。
[0019]第二方面，本专利技术实施例提供一种电子束光柱体，包括：
[0020]电子枪，用于发射出电子束；
[0021]上述第一方面的电子束聚焦偏转系统，设置在电子枪与样品之间，用于将电子枪发射出的电子束射至样品上并使样品发射出信号电子；
[0022]聚光镜，设置在电子枪与电子束聚焦偏转系统之间，用于将电子枪发射出的电子束汇聚射入至所述的电子束聚焦偏转系统中；
[0023]信号电子探测器，用于采集样品信号电子。
[0024]本专利技术提供的电子束光柱体采用了上述第一方面的电子束聚焦偏转系统，使得该电子束光柱体在工作时，能够得到上述第一方面的电子束聚焦偏转系统所带来的效果，以使得使得整体光柱体更加高效，能够既保证了像差精度，又能够有效提高扫描速度。
[0025]在一些实施方式中，还包括设置在样品与电子束聚焦偏转系统之间的束闸和光阑，束闸设置在电子束射出路径上，光阑设置在束闸与电子束聚焦偏转系统之间，光阑包括有设置在电子束射出路径上的带孔挡板，束闸包括一对能够使电子束偏转射至挡板上的平行电极。
[0026]由此，通过这样设置，能够利用对束闸的两个电极施加电压，以使得电子束发生偏转，令电子束射至光阑孔或挡板上，实现对电子束通断的控制。
[0027]在一些实施方式中，还包括有用于放置样品的样品台。
[0028]由此，通过这样设置，使得样品能够设置在样品台上。
[0029]在一些实施方式中，还包括真空腔，电子枪、电子束聚焦偏转系统、聚光镜和信号电子探测器均设置在真空腔内。
[0030]由此，通过这样设置，能够利用真空腔提供满足电子束的真空工作条件的空间，进一步满足静电偏转器对使用环境的要求。
[0031]在一些实施方式中，还包括控制系统，控制系统包括控制模块以及与控制模块连接的用于控制电子枪启闭的电子枪电源、与控制模块连接的用于控制聚光镜启闭的聚光镜电源、与控制模块连接的用于控制物镜启闭的物镜电源、与控制模块连接的用于控制磁偏转器启闭的磁偏转器电流激励源和与控制模块连接的用于控制静电偏转器启闭的静电偏转器电压激励源。
[0032]由此，通过这样设置，能够通过控制系统的各模块与电源、激励源实现控制电子束光柱体工作的效果。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电子束聚焦偏转系统，设置于电子束光柱体内的电子枪(201)与样品(205)之间，其特征在于，包括：物镜(101)，设置在电子束光柱体内的电子束(102)射出路径上，用于形成精细电子束束斑，照射到样品(205)上；磁偏转器(103)，设置在电子束(102)射出路径上，用于对电子束(102)产生定位作用；静电偏转器(104)，也设置在电子束(102)射出路径上，用于对电子束(102)产生偏转使电子束(102)在样品(205)上进行扫描。2.根据权利要求1所述的电子束聚焦偏转系统，其特征在于，所述磁偏转器(103)和静电偏转器(104)均设置在物镜(101)内。3.根据权利要求1或2所述的电子束聚焦偏转系统，其特征在于，所述静电偏转器(104)嵌套于磁偏转器(103)中。4.根据权利要求3所述的电子束聚焦偏转系统，其特征在于，所述磁偏转器(103)包括磁偏转骨架(13)和同轴绕制在磁偏转骨架(13)上的第一线圈对(11)和第二线圈对(12)，所述第一线圈对(11)用于对电子束(102)在X方向上偏转，所述第二线圈对(12)与第一线圈对(11)之间呈90
°
相对角度安装，以用于对电子束(102)在Y方向上偏转，所述X方向和所述Y方向均为与电子束(102)的射出方向垂直的方向，所述磁偏转骨架(13)为管状结构，所述电子束(102)通过磁偏转器(103)时由磁偏转骨架(13)内部通过。5.根据权利要求4所述的电子束聚焦偏转系统，其特征在于，所述磁偏转骨架(13)内嵌有空心管(14)。6.根据权利要求5所述的电子束聚焦偏转系统，其特征在于，所述静电偏转器(104)设置在空心管(14)内，所述静电偏转器(104)包括绝缘骨架(21)，以及以绝缘骨架(21)的轴线为中心均布设置的电极组(22)，电极组(22)包括以绝缘骨架(21)的轴线为中心均布间隔设置的电极(221)。7.电子束光柱体，其特征在于，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘珠明，张衍俊，李全同，周洁林，陈志涛，
申请(专利权)人：广东省科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：