[發明專利]一種掃描聚焦系統及電子束控制方法

在審

• 申請號: 201710128987.9
• 申請日: 2017-03-06
• 公開（公告）號: CN106920723A
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 李帥;何偉;王鵬
• 申請（專利權）人: 聚束科技（北京）有限公司
• 主分類號: H01J37/26
• 分類號: H01J37/26;H01J37/28;H01J37/21
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司11270
• 代理人: 張穎玲,李梅香

技術領域

本發明涉及掃描電子顯微鏡領域，尤其涉及一種掃描聚焦系統及電子束控制方法。

背景技術

掃描電子顯微鏡作為20世紀60年代出現的觀測儀器，已廣泛應用于半導體制造、材料科學、生命科學等各個領域。與光學顯微鏡相比，由于掃描電子顯微鏡中的電子經加速后具有比光子更高的能量，并且根據德布羅意的物質波理論，電子所具有的波長遠小于光波長，因此掃描電子顯微鏡具有比光學顯微鏡更高的分辨率；但是，掃描電子顯微鏡具有掃描范圍小、成像速度相對較慢的缺點。

在半導體工業領域，為了提高集成電路、內存器件等半導體器件的產出效率及可靠性，在生產器件過程中對器件可能存在的缺陷檢測就顯得尤為重要。隨著半導體工藝的發展，電子器件的尺寸也越來越小，小于20nm線工藝也已經實行；因此對電子器件檢測儀器(如掃描電子顯微鏡)的分辨率要求不斷提高，同時對電子器件檢測儀器的掃描速度要求也越來越高。

掃描電子顯微鏡的分辨率、掃描場大小及掃描速度由掃描電子顯微鏡中的掃描聚焦系統決定；為了提高掃描電子顯微鏡的分辨率，可通過可變軸物鏡聚焦系統和浸沒式物鏡聚焦系統來減小掃描電子顯微鏡中掃描聚焦系統的像差。另外，過高能量的電子照射到樣品、尤其是生物樣品時，會對樣品造成損壞；掃描聚焦系統中的電子減速結構能夠使電子照射到樣品上的落點能量小于3KeV，也能夠起到減小像差的作用。因此，如何實現掃描電子顯微鏡在具有大掃描場和高分辨率的同時，能夠保持電子的落點能量小于3KeV是亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例期望提供一種掃描聚焦系統和電子束控制方法，能夠實現應用所述掃描聚焦系統的掃描電子顯微鏡兼具大掃描場和高分辨率的同時，保持電子的落點能量小于3KeV。

本發明實施例的技術方案是這樣實現的：

本發明實施例提供一種掃描聚焦系統，所述系統包括：電子源、電子加速結構、聚焦結構、偏轉結構、電子減速結構和高壓控制結構；其中，

所述電子源，用于產生電子束；

所述電子加速結構，用于對所述電子源產生的電子束進行加速；

所述聚焦結構，用于對加速后的電子束進行聚焦；

所述偏轉結構，用于對聚焦后的電子束進行偏轉掃描；

所述電子減速結構，用于產生一減速場，對經偏轉掃描后的電子束進行減速；

所述高壓控制結構，用于控制所述電子源、所述電子加速結構和所述電子減速結構的電壓。

上述方案中，所述系統還包括：探測結構，用于對電子束作用于樣品后產生的信號電子進行探測。

上述方案中，所述電子加速結構為一陽極。

上述方案中，所述電子減速結構包括：第一電極和第二電極，所述第二電極與樣品連接。

上述方案中，所述偏轉結構包括：第一電偏轉器和第二電偏轉器。

上述方案中，所述高壓控制結構，用于控制所述電子源電壓-V₀的值為：-30KV≤-V₀≤-10KV；

控制所述電子加速結構的電壓值為0；

控制所述第一電極和所述第二電極的電壓值均為-V₀+V，0V≤V≤3KV。

上述方案中，所述電子加速結構為高壓管中的第三電極。

上述方案中，所述電子減速結構包括：第五電極、第六電極和所述高壓管中的第四電極，所述第六電極與樣品連接。

上述方案中，所述偏轉結構包括：第一磁偏轉器和第二磁偏轉器。

上述方案中，所述高壓控制結構，用于控制所述電子源電壓-V₀的值為：-3KV≤-V₀≤0V；

控制所述第三電極和所述第四電極的電壓+V₂的值為10KV≤+V₂≤30KV；

控制所述第五電極和所述第六電極的電壓值均為0。

上述方案中，所述第五電極與所述聚焦結構中外極靴的高度相同，所述第五電極與所述聚焦結構中外極靴的水平間距可調。

本發明實施例還提供一種電子束控制方法，所述方法包括：

控制電子源、電子加速結構和電子減速結構的電壓；

所述電子源產生的電子束經所述電子加速結構和偏轉結構中的第一偏轉器沿遠離光學中心軸的方向運動；

所述沿遠離光學中心軸方向運動的電子束經所述偏轉結構中的第二偏轉器和聚焦結構后進行匯聚；

匯聚后的電子束經所述電子減速結構減速后照射至待測樣品。