[發明專利]具有集成能量過濾器的帶電粒子源

有效

• 申請號: 200910145359.7
• 申請日: 2009-05-26
• 公開（公告）號: CN101593658A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: A·亨斯特拉
• 申請（專利權）人: FEI公司
• 主分類號: H01J37/04
• 分類號: H01J37/04;H01J37/147
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 湯春龍;徐予紅

技術領域

本發明涉及用于產生帶電粒子束的帶電粒子源，包括： ·發射帶電粒子的帶電粒子發射表面； ·用于形成帶電粒子發射表面的圖像的透鏡，所述透鏡顯示有光 軸； ·用于限制束的限束光闌，其使用方式使得至少形成兩個束，穿 過透鏡中間的中央束和偏心地穿過透鏡的偏心束； ·用于將一個束偏轉向軸的偏轉器； ·能量選擇光闌，顯示有用于通過部分偏心束的能量選擇孔以及 用于通過中央束的中央孔，所述能量選擇光闌位于粒子發射表面和偏 轉器之間；以及 ·將偏心束對準能量選擇孔的第二偏轉器。 本發明還涉及配備這種帶電粒子源的粒子光學設備。

背景技術

從美國專利US?7,034,315中可了解到這種帶電粒子源。例 如，其中所述的帶電粒子束可用作電子顯微鏡如掃描電子顯微鏡 (SEM)或透射電子顯微鏡(TEM)中的電子源，或用作聚焦離子束(FIB) 設備中的離子源。

在使用帶電粒子源的設備中，束由粒子光學元件如透鏡和 偏轉器操縱。操縱該束以例如在樣本上形成焦點并在樣本上對其進行 掃描。

樣本上的這種焦點的大小至少部分由所謂的色差決定。粒 子光學儀器中的色差是由具有輕微不同的能量的束中的粒子導致的 那些像差。對于電子顯微鏡中使用的電子源，電子的能量分散通常約 在0.3至1eV之間，而對于FIB中使用的離子源，能量分散通常介 于1至10eV之間。特別在使用低束能量時，相對能量分散ΔE/E大 ，從而導致色差。

值得注意的是，色差可通過減小束直徑來減小，但這會導 致更低的束電流并且可增大所謂的衍射對點大小的影響。

還值得注意的是，已知在帶電粒子設備中樣本不是使用聚 焦束而是使用平行束照射。在這種情況中，色差也非常重要。

US?7034315中描述的帶電粒子源通過提供能量分散減少 的源為色差問題提供了一種解決方案。這通過過濾顯示有相對較小能 量分散的帶電粒子的部分并阻止其余粒子來實現。由于透鏡的能量色 散作用，偏心束將在能量選擇光闌上成像為能量色散線。其上對偏心 束成像的光闌中的能量選擇孔的寬度確定了穿過所述孔的能量選擇 束的能量分散。

已知的過濾器使用透鏡的離軸部分作為能量色散元件并 且在能量選擇光闌上形成粒子發射表面的圖像。透鏡的能量色散作用 以光闌中的狹縫的形式在小孔上形成色散線，讓部分能量色散圖像通 過并阻擋其余的。

這種能量過濾器的一個問題是至少兩個束離開槍模塊( gun?module)：中央束和能量過濾束。通常這些中的一個集中在軸周 圍，而另一個偏離軸。這個偏離束可造成不需要的反射、污染等。

另一個問題是能量過濾束的帶電粒子與中央束中的粒子 交互作用。在此交互作用期間，能量過濾束的能量分散可能由于 Boersch效應和軌跡位移而增加。

發明內容

本發明旨在提供僅有一個束離開源模塊的帶電粒子源。

為此，根據本發明的粒子源的特征在于，當使用第二偏轉 器聚焦偏心束和并將其對準到能量選擇孔上時，第二偏轉器同時偏轉 中央束，偏轉程度使能量選擇光闌阻擋中央束。

在偏心束對準能量選擇孔上并穿過能量選擇光闌時，通過 稍微偏轉中央束使中央束被能量選擇光闌阻擋。中央束的偏轉優選由 第二偏轉器通過將偏心束對準能量選擇孔所需的相同偏轉動作來完 成。 這樣，中央束不會離開帶電粒子源。因此，中央束的粒子無法造 成不需要的反射、污染等。而且，由于兩個束不混合，消除了能量選 擇束和中央束的粒子之間的帶電粒子交互作用，如Boersch效應和軌 跡位移。

注意，優選是使得一次只有一個束離開帶電粒子束的方式 形成和使用帶電粒子源。

還要注意，限束光闌可置于透鏡和發射表面之間，由此形 成偏心束。然而，限束光闌可置于發射表面和第二偏轉器之間的任何 位置：即使在束置于透鏡和第二偏轉器之間時，偏心束由界定所述偏 心束的孔從照射透鏡的束中切除(excised)，造成與進入透鏡前界 定偏心束時相似的作用。

還要注意，偏心束和中央束的偏轉可以是相同的，即在偏 心束偏轉時，中央束以相同角度偏轉，但也可能通過形成第二偏轉器 以使得中央束和偏心束的偏轉場在大小、范圍或方向上不同，而導致 兩個束的偏轉不同。