粒子光学组件制造技术

本发明专利技术涉及一种粒子光学组件。一种物镜排布结构(100)包括：第一极靴(123)、第二极靴(125)以及第三极靴(163)，每一个极靴都大致旋转对称。第一极靴(123)、第二极靴(125)以及第三极靴(163)设置在物面(101)的同一侧。第一极靴的一端部(124)与第二极靴(125)的一端部(126)分开以形成第一间隙，并且第三极靴的一端部(164)与第二极靴(125)的一端部(126)分开以形成第二间隙。第一励磁线圈(129)在第一间隙中生成聚焦磁场，而第二励磁线圈(167)在第二间隙中生成补偿磁场。第一电源(141)和第二电源(169)分别向第一励磁线圈(129)和第二励磁线圈(167)提供电流。在第二极靴(125)中生成的磁通量(142)与在第二极靴(125)中生成的磁通量(166)按同一方向取向。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于在粒子光学系统中使用的物镜排布结构(arrangement)。另外，本 专利技术涉及粒子光学射束系统和粒子光学检查系统。本专利技术可以应用于任何类型的带电粒子，如电子、正电子、μ介子、离子(带电原 子或分子)等。
技术介绍
针对更小且更复杂的微结构装置的增长需求和针对该微结构装置的加工和检查 工序中的吞吐率增长的持续需求，刺激了对使用多个带电粒子细束(beamlet)来代替单个 带电粒子束的粒子光学系统的开发，由此，显著提高了这种系统的吞吐率。多个带电粒子细 束可以通过例如利用多孔阵列的单个镜筒(column)或者通过多个单独镜筒或其组合来提 供，这在下面将更详细描述。多个细束的使用和对粒子光学组件、排布结构以及系统(如显 微镜和光刻系统)的设计新挑战的整个范围相关联。从US 6252412 Bl获知一种常规粒子光学系统。其中公开的电子显微镜装置用 于检查诸如半导体晶片的物体。在物体上彼此平行地聚焦多个一次电子束，以在物体上 形成多个一次电子斑点。检测由一次电子生成并且从相应一次电子斑点发出的二次电 子。针对每一个一次电子束，设置单独的电子束镜筒。封闭包装所述多个单独的电子束镜 筒。形成在物体上的一次电子束斑点的密度通过形成电子显微镜装置的电子束镜筒的保留 (remaining)步长(footstep)尺寸来限制。由此，实际上还限制了可以同时形成在物体上 的一次电子束斑点的数量，从而导致在以高分辨率检查高表面积(high surface area)的 半导体晶片时装置的吞吐率受到限制。根据US 5892224、US 2002/0148961 Al、US 2002/0142496 Al、US2002/0130262 Al、US 2002/0109090 Al、US 2002/0033449 AUUS2002/0028399 Al，获知使用在要检查的物体的表面上聚焦的多个一次电子细束的电子显微镜装置。该细束通过其中形成有多个孔 径的多孔径盘生成，其中，在该多孔径盘的上游处设置有生成单个电子束的电子源，用于照 射形成在该多孔径盘中的孔径。该多孔径盘的下游处由通过这些孔径的电子束的那些电子 形成了多个电子细束。该多个一次电子细束通过具有使全部一次电子细束通过的孔径的物 镜聚焦在物体上。接着，在物体上形成了一次电子斑点阵列。从每一个一次电子斑点发出 的二次电子形成了相应的二次电子细束，从而生成与所述多个一次电子束斑点相对应的多 个二次电子细束。该多个二次电子细束还通过物镜，并且该装置提供二次电子束路径，以将 每一个二次电子细束都提供给CCD电子检测器的多个检测器像素中的相应一个。使用Wien 过滤器来分离二次电子束路径和一次电子细束的射束路径。因为使用了包括多个一次电子细束的一个公共一次电子束路径和包括多个二次电子细束的一个公共二次电子束路径，所以可以采用一个单一电子光学镜筒，并且形成在 物体上的一次电子束斑点的密度不受单一电子光学镜筒的步长尺寸限制。在上述文献的实施方式中公开的一次电子束斑点的数量约为几十个斑点的量级。 因为同时形成在物体上的一次电子束斑点的数量限制了吞吐量，所以希望增加一次电子束 斑点的数量，以便实现更高的吞吐量。然而，已经发现，采用那些文献中公开的技术难于在 维持电子显微镜装置的期望成像分辨率的同时增加同时形成的一次电子束斑点的数量，或 者增加一次电子束斑点密度。上述针对电子的描述按类似方式适用于其它带电粒子。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种物镜排布结构和具有改进的粒子光学特性的 粒子光学系统。本专利技术可应用于利用多个带电粒子细束的粒子光学系统；然而，本专利技术不限于针 对利用多个细束的系统的应用，而是同样可应用于仅使用一个单带电粒子束的粒子光学系 统。根据第一方面，本专利技术提供了具有物面和对称轴的物镜排布结构，该物镜排布结 构包括相对于所述对称轴大致旋转地对称且设置在物面(object plane)的同一侧的第 一极靴(pole piece)、第二极靴以及第三极靴。第一极靴、第二极靴以及第三极靴朝向所述 对称轴延伸，以使第一极靴、第二极靴以及第三极靴的径向内端部各限定要被一个或更多 个带电粒子束的射束路径穿越的孔。第一极靴的径向内端部设置在相对于第二极靴的径向 内端部的一距离处以在它们之间形成第一间隙，而第三极靴的径向内端部设置在相对于第 二极靴的径向内端部的一距离处以在它们之间形成第二间隙。上面提到的对称轴通常与包括有物镜排布结构的粒子光学系统的光轴重合，从而 在此使用两个术语具有同样的效果。物镜排布结构还可以被描述为具有可以是对称轴或也 可以不是对称轴的中心轴，该中心轴通常与包括有物镜排布结构的系统的光轴重合，由此 也与术语光轴同义地使用。设置第一励磁线圈用于在第一间隙的区域中生成磁场，并且设置第二励磁线圈用 于在第二间隙的区域中生成磁场。设置第一电源用于向第一励磁线圈提供励磁电流，并且 设置第二电源用于向第二励磁线圈提供励磁电流。第一电源和第二电源可以是同一电源的 两个部分。第一电源和第二电源被设置成，向第一励磁线圈和第二励磁线圈提供电流，并由 此生成励磁电流，而使得第一励磁线圈在第二极靴中生成的磁通量与第二励磁线圈在第二 极靴中生成的磁通量按同一方向或不同方向取向。一般来说，第一励磁线圈设置在第一极靴与第二极靴之间，而第二励磁线圈设置 在第二极靴与第三极靴之间。根据极靴的形状、构造以及位置，励磁线圈的位置和构造以及励磁电流，在间隙的 区域中生成的磁场可以具有不同磁场强度和不同尺度。例如，磁场可以仅延伸过接近于间 隙的区域，或者可以一直延伸到物面。因为在检查光学系统中通常采用磁透镜来提供聚焦 效果，所以聚焦磁场通常一直延伸到物面，以便实现良好的聚焦效果，避免在物面之前散焦 并且避免粒子光学像差。根据本专利技术第一方面的物镜排布结构允许调节第一间隙和第二间隙中的磁场，以 使第一间隙中的磁场提供针对穿越聚焦磁场的一个或更多个带电粒子束的聚焦效果，而第 二间隙中生成的磁场被设置成对从第一间隙延伸到物面上或至少接近于物面的位置进行 补偿的聚焦磁场。第一间隙和第二间隙例如可以彼此按一角度设置。形成在第一径向间隙与第二径 向间隙之间的角度例如可以处于10度到大约170度的范围内，并且例如可以处于45度到 135度的范围或60度到120度的范围内。换句话说，在这个示范实施方式中，第一间隙相对 于对称轴按一与形成在第二间隙与所述对称轴之间的角度不同的角度设置。出于确定间隙 之间的角度的目的，可以采用连接形成间隙的相应极靴的径向内端部的直线来表示间隙。在示范实施方式中，第一间隙大致沿轴向取向，S卩，大致平行于对称轴取向或按相 对于对称轴的相对较小角度取向，并由此形成轴向间隙。轴向间隙并不必然意味着形成间 隙的极靴的径向最内端部需要具有距对称轴的相同距离，但是也涵盖这样的实施方式，即， 在这些实施方式中，最内端部具有距对称轴的不同距离，并且其中，在极靴的径向内端部上 的彼此最接近地设置的点之间形成的间隙形成相对于对称轴的小于45°的角度，例如，小 于30°或小于15°的角度。第二间隙可以大致沿针对物镜排布结构的径向取向，即，正交 于对称轴，并由此形成径向间隙。径向间隙还涵盖这样本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种带电粒子束系统，该带电粒子束系统包括：带电粒子源，该带电粒子源用于生成带电粒子束；至少一个射束整形透镜，该射束整形透镜被所述带电粒子穿越；以及物镜，该物镜被所述带电粒子穿越，其中，所述物镜具有中心轴和与该中心轴相关联的物面，其中，在所述物面的带电粒子入射的每一个位置处，平均入射方向可以被定义为带电粒子入射在相应位置处所遵循的全部方向的平均；其中，所述至少一个射束整形透镜和所述物镜被设置成，使得在所述物面的包围所述中心轴的环状构形内部部分内的平均入射方向远离所述中心轴取向，并且使得在所述物面的包围所述环状构形内部部分的环状构形外部部分内的平均入射方向朝向所述中心轴取向。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：赖纳·克尼佩梅尔，斯特凡·舒伯特，
申请(专利权)人：卡尔蔡司SMT有限责任公司，以色列实用材料有限公司，
类型：发明
国别省市：DE