[发明专利]一种扫描聚焦系统及电子束控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及扫描电子显微镜领域，尤其涉及一种扫描聚焦系统及电子束控制方法。

背景技术

扫描电子显微镜作为20世纪60年代出现的观测仪器，已广泛应用于半导体制造、材料科学、生命科学等各个领域。与光学显微镜相比，由于扫描电子显微镜中的电子经加速后具有比光子更高的能量，并且根据德布罗意的物质波理论，电子所具有的波长远小于光波长，因此扫描电子显微镜具有比光学显微镜更高的分辨率；但是，扫描电子显微镜具有扫描范围小、成像速度相对较慢的缺点。

在半导体工业领域，为了提高集成电路、内存器件等半导体器件的产出效率及可靠性，在生产器件过程中对器件可能存在的缺陷检测就显得尤为重要。随着半导体工艺的发展，电子器件的尺寸也越来越小，小于20nm线工艺也已经实行；因此对电子器件检测仪器(如扫描电子显微镜)的分辨率要求不断提高，同时对电子器件检测仪器的扫描速度要求也越来越高。

扫描电子显微镜的分辨率、扫描场大小及扫描速度由扫描电子显微镜中的扫描聚焦系统决定；为了提高扫描电子显微镜的分辨率，可通过可变轴物镜聚焦系统和浸没式物镜聚焦系统来减小扫描电子显微镜中扫描聚焦系统的像差。另外，过高能量的电子照射到样品、尤其是生物样品时，会对样品造成损坏；扫描聚焦系统中的电子减速结构能够使电子照射到样品上的落点能量小于3KeV，也能够起到减小像差的作用。因此，如何实现扫描电子显微镜在具有大扫描场和高分辨率的同时，能够保持电子的落点能量小于3KeV是亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种扫描聚焦系统和电子束控制方法，能够实现应用所述扫描聚焦系统的扫描电子显微镜兼具大扫描场和高分辨率的同时，保持电子的落点能量小于3KeV。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种扫描聚焦系统，所述系统包括：电子源、电子加速结构、聚焦结构、偏转结构、电子减速结构和高压控制结构；其中，

所述电子源，用于产生电子束；

所述电子加速结构，用于对所述电子源产生的电子束进行加速；

所述聚焦结构，用于对加速后的电子束进行聚焦；

所述偏转结构，用于对聚焦后的电子束进行偏转扫描；

所述电子减速结构，用于产生一减速场，对经偏转扫描后的电子束进行减速；

所述高压控制结构，用于控制所述电子源、所述电子加速结构和所述电子减速结构的电压。

上述方案中，所述系统还包括：探测结构，用于对电子束作用于样品后产生的信号电子进行探测。

上述方案中，所述电子加速结构为一阳极。

上述方案中，所述电子减速结构包括：第一电极和第二电极，所述第二电极与样品连接。

上述方案中，所述偏转结构包括：第一电偏转器和第二电偏转器。

上述方案中，所述高压控制结构，用于控制所述电子源电压-V₀的值为：-30KV≤-V₀≤-10KV；

控制所述电子加速结构的电压值为0；

控制所述第一电极和所述第二电极的电压值均为-V₀+V，0V≤V≤3KV。

上述方案中，所述电子加速结构为高压管中的第三电极。

上述方案中，所述电子减速结构包括：第五电极、第六电极和所述高压管中的第四电极，所述第六电极与样品连接。

上述方案中，所述偏转结构包括：第一磁偏转器和第二磁偏转器。

上述方案中，所述高压控制结构，用于控制所述电子源电压-V₀的值为：-3KV≤-V₀≤0V；

控制所述第三电极和所述第四电极的电压+V₂的值为10KV≤+V₂≤30KV；

控制所述第五电极和所述第六电极的电压值均为0。

上述方案中，所述第五电极与所述聚焦结构中外极靴的高度相同，所述第五电极与所述聚焦结构中外极靴的水平间距可调。

本发明实施例还提供一种电子束控制方法，所述方法包括：

控制电子源、电子加速结构和电子减速结构的电压；

所述电子源产生的电子束经所述电子加速结构和偏转结构中的第一偏转器沿远离光学中心轴的方向运动；

所述沿远离光学中心轴方向运动的电子束经所述偏转结构中的第二偏转器和聚焦结构后进行汇聚；

汇聚后的电子束经所述电子减速结构减速后照射至待测样品。