CN101512717B - 使用具有永磁体的磁透镜层的电子柱 - Google Patents

Abstract

在此公开了使用磁透镜层的电子柱。该电子柱包括使用永磁体聚集电子束的磁透镜层。所述磁透镜层包括支撑板、穿过支撑板形成的孔、以及沿孔排列并布置在支撑板上或插入支撑板中的永磁体。

Description

使用具有永磁体的磁透镜层的电子柱

技术领域

本发明通常涉及用于电子柱的透镜配件，更具体地，涉及一种透镜配件和聚焦方法，即在电子柱中使用永磁体预聚焦通过磁透镜层的电子束，之后精确地聚焦电子束，从而便于电子束的聚焦和控制。

背景技术

通常，电子柱包括微电子柱，每个微电子柱包括用于发射电子的电子发射源、用于形成有效电子束的源透镜、用于偏转电子束的偏转器以及用于聚焦电子束的聚焦透镜。如果必要的话，电子柱使用源透镜执行聚焦。因此，使用专用聚焦透镜(例如，单透镜)或者源透镜执行聚焦。

使用包括两个或两个以上的电极层的透镜执行这种聚焦。单透镜即典型的聚焦透镜，包括三个电极层，并且以此种方式被使用即电压被施加于中间电极层，剩余的上电极和下电极被接地。这种单透镜基于施加于中间电极层的电压大小来调节聚焦，并且存在需要施加高电压的情况。同时，源透镜包括三个电极层，其中最高的电极层被称为提取器并且用于促使电子发射源平稳地发射电子；第二个电极层被称为加速器并且用于对从电子发射源发射的电子进行加速；最后一个电极层被称为限制孔径并且用于限制或过滤电子以形成有效的电子束。为了执行上述功能，源透镜以下述方式被使用即电压主要施加于提取器，并且加速器和限制孔径被接地。然而，在一些情况下，在电子柱中，通过将聚焦电压施加于源透镜的加速器电极层来执行聚焦。也就是，在这些情况下，使用加速器和限制孔径电极层来执行聚焦。

图1为概念性地示出了使用单透镜的电子束聚焦的剖视图，其中所述单透镜为常规聚焦透镜。聚焦透镜包括三个电极层F1、F2、F3，以下述方式 被使用即上电极层F1和下电极层F3被接地并且单独的电压被施加于中间电极层F2。电子束B进入聚焦透镜的孔，并由施加到中间电极层F2的电压偏转，从而被聚焦。聚焦透镜使用了三个电极层，功能如同光学透镜的凸透镜。

图2示出了用于将从电子发射源‘S’发射的电子转变成有效电子束的常规源透镜。第一电极层L1被称为提取器，用于促使电子发射源‘S’平稳地发射电子。第二电极层L2被称为加速器，用于对发射的电子进行加速。第三电极层L3被称为限制孔径，用于对通过的电子进行限制以形成有效电子束。源透镜的电极层构成基本结构，并且执行基本功能，在该状态中电压被施加于第一电极层L1，其它电极层L2和L3被接地。然而，当需要时，源透镜可执行聚焦或偏转功能，以使得电极层的排列或施加电压的方法可根据目的或情形而改变。

在源透镜的情况下，使用两个电极层执行聚焦，以致施加了过多的聚焦电压并且难以精确控制聚焦。

此外，微电子柱即尺寸非常小的电子柱，其优势在于使用的电压低。因此，可能不优选施加高电压，并且当使用高电压时可能难以精确控制透镜。

发明内容

因此，本发明考虑现有技术中出现的上述问题而作出，本发明的目标是提供用于电子柱的透镜，该透镜使在常规电子柱中的聚焦控制更容易和更精确。

本发明的另一个目标是提供用于电子柱的透镜，该透镜在电子柱中使源透镜的电子束控制、聚焦和偏转在使用低压时更精确地被执行。

为了完成以上目标，本发明提供了一种电子柱，该电子柱包括使用永磁体来聚集电子束的磁透镜层。

本发明使用了磁透镜层来对在电子柱中的电子束进行预聚焦，并且在不需要单独控制的情况下通过使用永磁体的磁透镜层形成磁场，之后对电子束进行预聚焦。在单透镜的情况下，磁透镜层被布置在单透镜之上，之后磁透镜层向路径中心聚集电子束路径，而不是完全聚焦电子束，从而在某种程度上执行预聚焦。此外，在源透镜的情况下，磁透镜层被布置在施加聚焦电压的电极层之前，从而在电磁场的影响下促使电子束被预聚焦。

此外，为了实现精确的电子束控制或容易的电子束控制，向在电子柱中的电子束的传播路径中心聚集或折射电子，从而便于电子束控制。

根据本发明的磁透镜层用于聚集电子束，从而在电子柱的聚焦中，可实现精确的聚焦并且可减少用于聚焦的电压，因此本发明对于聚焦控制是有优势的。

根据本发明的磁透镜层聚集电子束，从而使偏转更容易被控制。

本发明的磁透镜层的支撑板由导体形成，之后被用于替代聚焦透镜的透镜层，从而简化了电子柱的结构。

附图说明

图1为概念性地示出了由常规聚焦透镜聚焦电子束的剖视图；

图2为概念性地示出了在常规电子柱的源透镜中的电子束传播的剖视图；

图3为概念性地示出了使用根据本发明的磁透镜层来聚焦电子束的剖视图；

图4为示出了根据本发明的磁透镜层的实施例的俯视图；

图5为示出了与根据本发明的磁透镜层一起使用的通用透镜层的实施例的俯视图；以及

图6为示出了磁透镜层的实施例的俯视图，其中图4所示的透镜层被增加来用于多电子柱。

参考以下附图，本发明的不同实施方式将被描述。此时，应该注意的是不同的实施方式被用于举例说明本发明以使得本领域技术人员能够容易理解本发明，但无意限制本发明的权利。

具体实施方式

图3为概念性地示出了根据本发明的用于聚焦的透镜层截面的剖视图。图4为根据本发明的磁透镜层的俯视图。图5为通用静电透镜的电极层的俯视图。

在图3中，最高电极层L1和最低电极层L3被接地，并且中间电极层L2施加了变化的电压，从而执行聚焦。磁透镜层M被布置在最高电极层L1之上，从而执行预聚焦。如图中所示，对进入磁透镜层M的电子束执行预聚焦。预聚焦不是完全的聚焦，但用于聚集离散的和传播中的电子束，从而可以与最后的聚焦相区别。预聚焦在透镜层L2之上径向向内地聚集电子束路径(其中在聚焦透镜中电压被施加到透镜层L2)，这样减少了施加到透镜层L2的电压大小，并且便于精确聚焦。也就是，样本上的聚焦由施加到透镜层L2的电压或电流执行。使用者执行聚焦同时调整施加的电压或电流大小。

图4示出了根据本发明的磁透镜层的实施例，其中磁透镜层30由永磁体32形成。三个永磁体32绕中心孔31以圆的形式串联地排列，并且对通过孔31的电子束执行预聚焦。预聚焦的密度是确定的，取决于永磁体的磁力。永磁体32可通过附着在支撑板33之上和插入支撑板33之内来被排列。支撑板33可由绝缘体形成，如耐热玻璃或半导体硅钢薄板。只要不影响永磁体32的磁场，支撑板33不特别受材料的影响。支撑板33需要中心孔31能够与聚焦透镜的其它电极层对准。因此，支撑板33可以如同其它透镜层一样由硅制成，或者可以由薄金属板形成。本发明的磁透镜层使用了永磁体来控制电子束，从而不需要单独控制，并且磁透镜层以这种方式被使用以便 在之前选择永磁体的磁力，并聚集电子束至对应于磁力的程度。当然，图3中显示的永磁体32的排列可以改变并且可以根据排列磁透镜的方法以不同方式被使用。然而，永磁体必须被排列以使得通过中心孔31的电子束B可以被聚集。

在另一实施例中，根据本发明的磁透镜层被用在图2的源透镜中。在透镜层中，根据本发明的磁透镜层M被布置在图2中的最高电极层L1和电极层L1之下的较低电极层L2之间。经由电极层L1使电子束进入透镜孔，而且进入的电子束由磁透镜层M径向地向内被聚集。因此，从电子发射源‘S’辐射的电子束向中心轴偏转。因此，更大数量的电子可通过最后的透镜层L3的孔，从而电子束的电子的数量增加，以使得到达样本的探测束的密度增加。如果透镜层L2执行聚焦，如同在图3的情况下，则预聚焦功能可以被执行。

图5示出了静电透镜层的实施例，该静电透镜层能够与本发明的磁透镜层一起使用，其中圆形和方形孔41分别在方形和圆形透镜层43中形成。然而，本图的圆形和方形仅是示例，可以使用诸如三角形和矩形的多边形以及诸如圆和椭圆的不同形状。同时，孔可以根据需要具有特定的形状。本发明的磁透镜层可根据其它透镜层的外形和孔的形状来制造。在特定情况下，磁透镜层可被制造以使得孔可形成圆形并且磁透镜层仅执行预聚焦。根据本发明的磁透镜层可用在所有静电透镜、磁透镜和电磁场透镜中。

根据本发明的使用永磁体的磁透镜层可用在源透镜中也可用在聚焦透镜中。由于根据本发明的磁透镜层的功能是使用永磁体固有的磁力来执行聚集，因此磁透镜层可用在需要这种聚集的元件中。本发明的磁透镜层可以被使用的代表性实施例为此种情况，即磁透镜层被用于对在聚焦过程中的电子束起预聚焦作用。然而，在另一个实施例中，本发明的磁透镜层可用于在偏转器之前先聚集电子束，从而便于偏转。

首先，关于聚焦，本发明的磁透镜层促使电子束在该电子束到达电极层之前先聚集，其中该电极层为了执行聚焦施加了变化的电压或电流，如图3所示，从而不仅便于聚焦也能够实现精确聚焦控制。虽然在电子柱中聚焦通常由单独的聚焦透镜执行，但存在这种情况即聚焦由源透镜执行而不使用单独聚焦透镜，在这种情况中本发明的磁透镜层可在电极层之前布置和使用，其中该电极层为了执行聚焦施加了电压或电流。

同时，在电子柱中，偏转器被用于将电子束扫描在样本上。在这种情况下，由于电子束通过偏转器的中心部分，根据本发明的磁透镜层可在偏转器之前被布置从而使得偏转器通过聚集电子束而更容易地执行偏转。

根据本发明的磁透镜层不需要单独布线或接地。然而，在某些情况下，当使用了由诸如金属或高掺杂的硅的导电材料制成的支撑板时，磁透镜层被接地，也不被单独控制，并且可执行电子束的加速或者起透镜的一部分的作用。

特别地，在静电透镜的情况下，特定透镜层在接地的状态下执行功能，如图1的聚焦透镜的被接地和使用的顶层和底层，以使得可能同时执行相同的功能。也就是，本发明的磁透镜层可用于替代如图1所示的聚焦透镜的最高层。在这种情况下，用于永磁体的支撑板可以由导电材料或高掺杂的硅制成。

此外，本发明的磁透镜层被配置以使得永磁体在层中被排列。因此，对于根据本发明的磁透镜层被用在图2的源透镜中的情况，当永磁体被粘附到或结合于最高电极层L1的底部时，如图4的磁体，可执行与所述情况相同的功能。也就是，在现有的静电透镜的情况下，本发明的磁透镜层可通过在静电透镜的底部或顶部排列永磁体来形成，而不是形成单独的电极层。当然，在静电透镜的情况下，可提供绝缘层或者间隙，这使得在耐热玻璃上或者某种程度上类似耐热玻璃的物体上排列和使用永磁体成为可能。由于在现有的 静电透镜中，一个电极层堆叠在另一电极层的顶部，并且诸如耐热玻璃层的绝缘层插入其间，因此永磁体可在诸如耐热玻璃层的绝缘层上排列。

如果根据本发明的包括永磁体的磁透镜层以与多电子柱的透镜层相同的方式被制造，则磁透镜层可用在多电子柱中。

图6示出了多个永磁体52沿多个孔51被布置的情况，从而图4中所示的磁透镜层30可用于多电子柱。这种类型的层如同其它透镜层一样使用晶片而被制造。

永磁体可以通过半导体制造流程而被制造或者可以通过单独的粘附流程而在支撑板53上形成。支撑板53可由单一层组成，并且可以包括针对每个电子柱的孔51和永磁体52。

尽管支撑板43可由金属板形成，但它可以由高掺杂的硅、诸如耐热玻璃层的绝缘层、或者通用硅层来形成，从而以能够在半导体生产流程中操作的方式来制造支撑板43。

工业适用性

本发明的电子柱可用于半导体光刻技术或者使用电子柱的检查设备。

Claims (5)

1.一种电子柱，该电子柱包括用于发射电子的电子发射源、一个或多个静电透镜以及用于偏转电子束的偏转器；

其中所述电子柱还包括用于聚集电子束的具有永磁体的磁透镜层，该磁透镜层包括支撑板、穿过所述支撑板形成的孔、以及沿所述孔排列并布置在所述支撑板上或插入所述支撑板中的永磁体。

2.根据权利要求1所述的电子柱，其中所述支撑板为由导电材料或高掺杂的硅制成的导电层或静电透镜层。

3.根据权利要求1-2中任一权利要求所述的电子柱，其中所述磁透镜层布置在所述静电透镜的电极层之间、或者在所述静电透镜之间、或者在所述偏转器之前。

4.根据权利要求1-2中任一权利要求所述的电子柱，其中所述磁透镜层布置在用于聚焦所述电子束的静电透镜之前，并且对所述电子束进行预聚焦。

5.根据权利要求1-2中任一权利要求所述的电子柱，其中所述磁透镜层布置在所述偏转器之前，并且聚集所述电子束，以使得在偏转时通过聚集所述电子束来偏转所述电子束。

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