利用双维恩过滤器单色器的电子束成像制造技术

一个实施例涉及一种双维恩过滤器单色器。第一维恩过滤器使电子束聚焦于第一平面中，同时使所述电子束在第二平面中平行。狭缝开口允许所述电子束的具有在能量范围内的能量的电子通过，同时阻挡所述电子束的具有在所述能量范围之外的能量的电子。第二维恩过滤器使所述电子束聚焦以变得在所述第一平面中平行，同时使所述电子束在所述第二平面中平行。还揭示其它实施例、方面及特征。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案的交叉参考本专利申请案主张2014年5月25日提出申请的第62/002,894号美国临时专利申请案的权益，所述临时专利申请案的揭示内容特此以引用的方式并入。
本专利技术涉及用于电子束成像的设备及方法。
技术介绍
电子束成像系统通常使用电子束柱来使电子束跨越衬底表面的区域扫描以获得图像数据。本专利技术提供用于超高分辨率电子束成像的新颖及专利技术性设备及方法。
技术实现思路
一个实施例涉及一种电子束成像设备，其包含第一威恩过滤器及第二威恩过滤器以及位于其之间的狭缝孔隙。发射体源尖端发射电子，且枪电子透镜使所述电子聚焦以形成平行的电子束。所述第一威恩过滤器使所述电子束聚焦于第一平面中，同时使所述电子束在第二平面中平行。狭缝孔隙的狭缝开口用以滤除具有在能量范围之外的能量的电子。所述第二威恩过滤器使所述电子束聚焦以变得在所述第一平面中平行，同时使所述电子束在所述第二平面中平行。另一实施例涉及一种电子束成像的方法。从发射体源发射电子。通过枪透镜使所述电子聚焦以形成电子束，所述电子束由于所述电子束具有是平行的电子轨迹而是平行的。通过第一一维威恩过滤器使所述电子束在第一平面中聚焦成第一交叉，同时使所述电子束在第二平面中平行，其中所述第一交叉与狭缝开口重合。使所述电子束的具有在能量范围内的能量的所述电子通过所述狭缝开口，同时阻挡所述电子束的具有在所述能量范围之外的能量的电子。通过第二一维威恩过滤器使所述电子束聚焦以变得在所述第一平面中平行，同时使所述电子束在所述第二平面中平行。另一实施例涉及一种双威恩过滤器单色器。第一威恩过滤器使电子束聚焦于第一平面中，同时使所述电子束在第二平面中平行。狭缝开口允许所述电子束的具有在能量范围内的能量的电子通过，同时阻挡所述电子束的具有在所述能量范围之外的能量的电子。第二威恩过滤器使所述电子束聚焦以变得在所述第一平面中平行，同时使所述电子束在所述第二平面中平行。还揭示其它实施例、方面及特征。附图说明图1是根据本专利技术的实施例的供在电子束柱中使用的双威恩过滤器单色器的电子射线图。图2描绘根据本专利技术的实施例的具有平行电子束照射的双威恩过滤器单色器的模拟。图3是根据本专利技术的实施例的供在电子束柱中使用的电浮动式双威恩过滤器单色器的电子射线图。图4是根据本专利技术的实施例的并入有双威恩过滤器单色器的电子束柱的电子射线图。图5是根据本专利技术的实施例的利用双威恩过滤器单色器形成并使用电子束的方法的流程图。图6是展示根据本专利技术的实施例实现的在相同射束电流下经改进的分辨率的点大小与射束电流关系的曲线图。图7是根据本专利技术的实施例的可经配置为一维威恩过滤器的威恩过滤器的横截面图。具体实施方式电子束发射体中的源能量扩散对于使目前技术水平电子束成像系统(例如扫描电子显微镜(SEM)及复检系统)的性能显著改进来说是困难障碍。源能量扩散不仅显著影响分辨率，而且使跨越视域(FOV)的图像均匀性降级、限制用以从目标表面上的壁特征收集壁信息的电子束倾斜角度，且由于威恩过滤器中的使入射射束的次级电子与初级电子分离的能量分散效应而进一步使分辨率降级。本专利技术提供用以克服上文所论述的困难障碍的设备及方法。本专利技术提供一种双威恩过滤器单色器。所述双威恩过滤器单色器包含第一一维威恩过滤器及第二一维威恩过滤器以及定位于其之间的狭缝孔隙。图1是根据本专利技术的实施例的供在电子束柱中使用的双威恩过滤器单色器(DWFM)的电子射线图。如所描绘，双威恩过滤器单色器包含两个一维(1D)威恩过滤器(WF1及WF2)，其中狭缝(Slit)定位于其之间。如所描绘，z轴是电子束柱的光学轴。电子从可界定为在坐标系统的原点处的发射体尖端(Tip)发射，且所发射电子通过枪透镜(GL)而聚焦成平行电子束。平行电子束是进入单色器的入射电子束。入射电子束由第一1D威恩过滤器(WF1)接收。第一1D威恩过滤器是一维的，因为其使用一个维度而不使用另一维度(在此情形中，使用x维度而不使用y维度)来提供能量过滤。在所展示的示范性实施方案中，WF1产生磁场及/或电场来使电子束以聚焦角度β聚焦于x-o-z平面中(页面的平面内)，但其并不使射束聚焦于y-o-z平面中(页面的平面外)。由于WF1在y-o-z平面中的聚焦强度为零，因此当在y-o-z平面中仅考虑速度分量时，电子束保持平行。由于因通过WF1进行的聚焦所致的交叉仅处于一个平面中，因此所述交叉在本文中可称为一维交叉或线段形交叉。有利地，与在x-o-z平面及y-o-z平面两者中的交叉(即，二维交叉或点状交叉)相比，电子束的一维交叉实质上减少电子间相互作用。狭缝在y维度上的长度可大于所述维度上的射束宽度。狭缝在x维度上的宽度可取决于所需能量过滤分辨率ΔE而加以设计。狭缝宽度仅允许具有接近射束能量E0的能量的电子通过。被允许通过的射束的能量扩散是能量过滤分辨率ΔE。因此，通过狭缝的电子的能量范围是从E-＝E0–ΔE/2到E+＝E0+ΔE/2。如所展示，具有低于E-的能量的电子可由狭缝的底部部分阻挡，且具有高于E+的能量的电子可由狭缝的顶部部分阻挡。由于到单色器中的入射电子束是平行射束，因此WF1经配置以提供所述射束在x-o-z平面中的大聚焦角度β，以便使一维交叉聚焦到狭缝上。可通过控制施加到WF1的激发电压VWF1而控制聚焦强度(及因此聚焦角度)。有利地，假定所要ΔE，大的聚焦角度β允许大宽度的狭缝，此举使得能够以充分准确度无困难地制造所述狭缝。另外，使电子通过较宽狭缝致使电子间的相互作用减少。相比来说，在具有经聚焦(即，非平行)而非平行的入射电子束的双威恩过滤器单色器中，聚焦角度β可窄得多。由于较窄聚焦角度，需要小得多的宽度的狭缝且可难以准确地制造所述狭缝。另外，使电子通过较窄狭缝致使电子间的相互作用增加。如同第一1D威恩过滤器(WF1)一样，第二1D威恩过滤器(WF2)使经能量过滤电子束聚焦于x-o-z平面中，而在y-o-z平面中不影响射束。通过WF2进行的聚焦是处于一聚焦强度，使得经能量过滤电子束作为平行电子束在x-o-z平面中(且还在y-o-z平面中)射出WF2。根据本专利技术的实施例，WF1及WF2可以机械(包含距狭缝的距离)及电两种方式关于狭缝对称。如此，WF1及WF2的聚焦及偏转能力是相同的。随后，如所展示，聚光器透镜(CL)可进一步使经能量过滤电子束聚焦。所述射束可然后通过电子束柱的其它组件。举例来说，下文关于图4来描述此类其它组件。图2描绘根据本专利技术的实施例的具有平行电子束照射的双威恩过滤器单色器的模拟。所述图展示在能量E0下以及在高于E0的能量(E+)及低于E0的能量(E-)下电子在x-o-z平面中的经模拟路径。如所展示，进入双威恩过滤器单色器的入射电子的路径是平行的。第一1D威恩过滤器(WF1)使入射电子聚焦穿过狭缝开口(Slit)，使得具有在从E-到E+的范围内的能量的电子通过狭缝开口，而具有在所述范围之外的能量的电子由狭缝开口周围的电子不透明材料阻挡。经能量过滤电子然后通过第二1D威恩过滤器(WF2)聚焦，使得射出双威恩过滤器单色器的电子的路径是平行的。图3是根据本专利技术的实施例的供在电子束柱中使用的电浮动式双威恩过滤器单色器(EFDWFM)的电子射线图。图3中的两个1D威恩过滤器(WF1及WF2)及狭缝开口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子束成像设备，其包括：发射体源尖端，其发射电子；枪电子透镜，其使所述电子聚焦以形成电子束，所述电子束由于所述电子束具有平行的电子轨迹而为平行的；第一威恩过滤器，其使所述电子束聚焦于第一平面中，同时使所述电子束在第二平面中平行；狭缝孔隙的狭缝开口，其中所述狭缝开口具有在所述第一平面中的宽度及在所述第二平面中的长度，且其中所述宽度窄于所述长度；及第二威恩过滤器，其使所述电子束聚焦以变得在所述第一平面中平行，同时使所述电子束在所述第二平面中平行。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.25 US 62/002,894;2015.05.13 US 14/711,6071.一种电子束成像设备，其包括：发射体源尖端，其发射电子；枪电子透镜，其使所述电子聚焦以形成电子束，所述电子束由于所述电子束具有平行的电子轨迹而为平行的；第一威恩过滤器，其使所述电子束聚焦于第一平面中，同时使所述电子束在第二平面中平行；狭缝孔隙的狭缝开口，其中所述狭缝开口具有在所述第一平面中的宽度及在所述第二平面中的长度，且其中所述宽度窄于所述长度；及第二威恩过滤器，其使所述电子束聚焦以变得在所述第一平面中平行，同时使所述电子束在所述第二平面中平行。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一威恩过滤器使所述电子束在所述第一平面中聚焦成第一交叉。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述第一平面中的所述第一交叉位于所述狭缝开口内。4.根据权利要求3所述的设备，其中所述狭缝开口允许具有在能量范围内的能量的电子通过，同时阻挡具有在所述能量范围之外的能量的电子。5.根据权利要求1所述的设备，其中所述狭缝开口经定位以便距所述第一威恩过滤器及所述第二威恩过滤器为等距的，且其中所述第一威恩过滤器与所述第二威恩过滤器的聚焦强度是相等的。6.根据权利要求1所述的设备，其中单色器包括所述第一威恩过滤器、所述狭缝孔隙及所述第二威恩过滤器，且其中所述单色器是电浮动式。7.根据权利要求6所述的设备，其中所述单色器的所述电浮动是通过电接地的外部导电环绕特征及被施加直流DC电压的内部导电环绕特征而实现。8.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：聚光器透镜，其使所述电子束聚焦成第二交叉；及物镜，其使所述电子束聚焦以便在目标衬底的表面上形成射束点。9.根据权利要求8所述的设备，其进一步包括：扫描系统，其用于使所述电子束偏转以便使所述射束点扫描过正成像的目标衬底的区。10.根据权利要求9所述的设备，其中所述扫描系统包括：预扫描偏转器，其在所述第二交叉形成之前使所述电子束偏转；及主扫描偏转器，其在所述电子束到达所述物镜之前使所述电子束偏转。11.根据权利要求8所述的设备，其进一步包括：第三威恩过滤器，其使次级电子从所述目标衬底的所述表面偏转；及检测器，其检测所述次级电子以获得图像数据。12.一种使用电子束来成像的方法，所述方法包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：江欣荣，韩立群，
申请(专利权)人：科磊股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US