CN103703536A - 多柱电子束设备和方法 - Google Patents

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Abstract

所揭示的一个实施例涉及一种设备，其包含电磁体，所述电磁体经布置以在区中提供大规模磁场。所述设备进一步包含使用穿过磁性材料的孔阵列在所述区中形成的多个电子束柱的阵列。另一实施例涉及一种产生电子束阵列的方法。使用至少两个磁极在区中产生大规模磁场。使用柱阵列产生电子束阵列，所述柱阵列是使用穿过定位于所述区中的磁性材料的孔形成的。还揭示其它实施例、方面和特征。

Description

多柱电子束设备和方法
相关申请案的交叉参考
本申请案主张由发明人卡沙亚·沙德曼(Khashayar Shadman)等人在2011年6月29日申请的第61／502，499号美国临时专利申请案的权益，所述申请案的揭示内容以全文应用的方式并入本文。
技术领域
本发明大体上涉及多个电子束的产生及其使用。
背景技术
电子束仪器包含在对制成的衬底的自动检查和检视中使用的工具。电子束仪器还包含电子束光刻系统，以及使用电子束技术的其它仪器。
单电子束系统需要非常高的束电流来以高分辨率实现所要的处理量，因此当用于例如对制成的衬底的高分辨率检查等应用时较慢。具有N个束的多束系统可提供检查系统的处理量(速度)的N倍提高。单电子束系统本质上不经受邻近电子-光学柱之间的串扰影响，而并行系统必须解决邻近柱之间的串扰。
产生多个电子束的先前仪器一般利用纯静电元件。然而，这些先前仪器通常容易出现实质性象差。
发明内容
所揭示的一个实施例涉及一种设备，其包含电磁体，所述电磁体经布置以在区中提供大规模磁场。所述设备进一步包含使用穿过磁性材料的孔阵列在所述区中形成的多个电子束柱的阵列。
另一实施例涉及一种产生电子束阵列的方法。使用至少两个磁极块(极)在区中产生大规模磁场。使用柱阵列产生电子束阵列，所述柱阵列是使用穿过定位于所述区之间的磁性材料的孔形成的。
另一实施例涉及一种电子束柱阵列。所述电子束柱阵列是使用定位于大规模磁场中的磁性材料形成的。提供穿过磁性材料的孔阵列。提供电子源阵列以使得每一源经配置以将电子发射到对应孔的一个末端中。另外，多个电极布置于每一孔内。
还揭示其它实施例、方面和特征。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的多柱电子束设备的横截面图。
图2是根据本发明的实施例的在通量旁路板内形成的单个微柱的横截面图。
图3是根据本发明的实施例的多柱电子束设备的替代配置的横截面图。
图4是根据本发明的实施例的自动检查的方法的流程图。
图5是根据本发明的实施例的电子束光刻的方法的流程图。
具体实施方式
本发明提供一种创新设计，其将大规模(全局)磁场转换为多个透镜状场，所述多个透镜状场由柱阵列使用以同时聚焦许多电子束而无串扰。大规模磁场产生为在将产生多个电子束的区内是实质上均质的。
如本文揭示，可通过将具有穿过其的孔阵列的磁性材料块浸入所述大规模磁场中来产生多个透镜状场。孔的位置界定柱的位置。大规模B场在其从任一端进入孔时衰减，进而产生两个透镜——一个在朝向源的末端处，且一个在朝向目标衬底的末端处。另外，所述B场实际上含有从晶片发射的二次电子，从而允许其扫回到每一柱上以便被检测到。由于到邻近柱的电子溢出所致的信号污染是可忽略的。
每一柱中的静电元件提供针对各种检查使用情况以变化的着陆能量和提取场对电子束进行光栅化的能力。在柱之间的扫描可为同步的，且可沿着与台行进方向垂直的单个方向执行，以便以多个条带来覆盖晶片区域。
图1是根据本发明的实施例的多柱电子束设备100的横截面图。设备100包含用于大规模(全局)磁路的电磁体。所述电磁体可包含缠绕在磁轭102周围的导电线圈103，且可经配置以在上部磁极块(极)106与下部磁极块(极)108之间的区中产生大规模磁场(B场)104。应注意，在图1中所示的实施例中描绘围绕轭102的导电线圈103的一个位置。在替代实施例中导电线圈103可布置在其它位置。
大规模B场104经配置以在不存在多柱阵列110的情况下在上部与下部极(106和108)之间的区中为均质的(均匀的)。多柱阵列110可布置在大规模B场104的区内。
可使用具有干扰大规模B场104的多个孔113的磁通量旁路板112来形成多柱阵列110，以便针对阵列110中的每一柱产生透镜状场。由于大规模B场104在其进入每一孔113的每一端时会衰减，所以在每一孔113的两个末端处形成透镜状场。通量旁路板112可由例如磁性钢制成。
通量旁路板112可为单个单片板。或者，通量旁路板112可使用两个板(上部和下部)形成以允许将不同电压施加于上部和下部部分。作为另一替代，可在x-y(水平)维度上划分通量旁路板112以允许调整每一个别孔113上的电压。
包含其它组件以便使用每一孔113作为微柱，以用于个别电子束的产生和聚焦。这些组件包含电子源114和经布置以邻近于每一孔113的多个柱元件116。下文关于图2中描绘的个别微柱的实施例来描述这些组件的示范性实施方案。
柱阵列110经配置以将多个电子束个别地聚焦到定位于孔113的底端下方的半导体晶片118(或标线片或其它衬底)的表面上。柱阵列110可包含电子束柱的二维阵列，其中每一柱可通过在孔113中和周围布置适当组件来形成。
目标晶片(或其它制成的衬底，例如标线片或掩模)118可由可移动台120固持。在图1中，台120可经配置以在垂直于页平面的方向上在柱阵列110下方移动晶片118。在示范性实施方案中，台120可经配置以使用交叉滚柱轴承以可移动地支撑于下部轭108上方，且台120在下部轭108上方的高度可为可调整的。
图2是根据本发明的实施例的在磁性材料230内形成的单个微柱的横截面图。磁性材料230可为按照图1的实施例的通量旁路板112的磁性材料，或可为按照图3的实施例(下文描述)的极块302的磁性材料。所述微柱可经配置以产生电子束，所述电子束沿着柱的光轴210向下行进通过孔113。如图示，微柱的组件可包含发射器201、提取孔口202、电阻性衬里204、枪透镜电极206、接地电极208、柱孔口212、一个或一个以上辅助电极214，以及提取器电极216。
在一个实施例中，穿过磁性材料230的孔113可为圆柱形的，且可为9.5mm的长度和0.5mm的直径。在其它实施例中可实施其它孔尺寸。应注意，孔113无需为对称的，因为其可具有不同的入口和出口孔大小。
电子源114可具有发射器201，将对其施加高负电压Vemitter。提取孔口202可包括其中具有开口的电极，且可具有施加于其的电压Vextractor，所述电压相对于Vemitter为正的，以便从发射器201提取电子。提取器电压可经设定以提供所提取电子的所要电流和角强度。
电阻性衬里204可围绕孔113布置。电阻性衬里204可用以屏蔽电极(202、206、208、214和218)的场而不影响磁性材料230上的电位。
磁性材料230上的电压可经设定为由操作模式确定的电位。在一个实施方案中，磁性材料230上的电压可经设定以便充当用于目标晶片(或其它制成的衬底)118处的电荷控制的抑制器。
枪透镜电极206可包括围绕孔113在上部柱中的一部分布置的一个或多个电极。枪透镜电极206可具有施加于其的电压Vgun，以便将电子汇聚成电子束。
接地电极208可围绕孔113在枪透镜电极206下方的一部分布置。接地电极208可导电地连接到设备的电接地。由此，接地电极处于比发射器201高(更正)lVemitterl的电位。因此，沿着微柱的光轴210向下行进的电子束的电子在其经过接地电极208时将具有近似elVemitterl的能量。接地电极208还可充当居中偏转器，其用以使通过柱孔口212的电子束居中。
举例来说，Vemitter可为-3千伏(3kV)，使得束能量elVemitterl将为三千电子伏特(3keV)。通过将不同电压施加于发射器可产生其它束能量。枪透镜电极206和接地电极208可间隔开，以便将电极(206和208)之间的电极间场维持在阈值场强度以下。在一个实施例中，举例来说，如果电极(206和208)之间的电位差近似为3kV，那么为了将电极间场维持在4kV／mm的阈值场强度以下，电极(206和208)将间隔开至少0.75mm，因为3kV／0.75mm=4kV／mm。在其它实施例中，通过适当的电极间距，电极间场可维持在其它阈值场强度以下。
柱孔口212可围绕光轴210布置于接地电极208下方。柱孔口212使包含与电子枪相关的组件的上部柱与包含与束偏转和磁性物镜相关的组件的下部柱分离。
辅助电极214可包括围绕孔113在柱孔口212下方的一部分布置的一个或多个电极。在一个实施方案中，在每一孔113中可使用两个辅助电极214。电阻性衬里204可用以屏蔽辅助电极214的场而不影响通量旁路板112上的电位。辅助电极214可充当第一静电组件，可对其施加适当电压以减少电子束中的象差。
提取器电极216可包括围绕孔113在辅助电极214下方的一部分布置的一个或多个电极。电阻性衬里204可用以屏蔽提取器电极216的场而不影响中心轭112的极块上的电位。提取器电极216可充当第二静电组件，可对其施加适当电压以减少电子束中的象差。在一个实施例中，辅助电极214和提取器电极216可被间隔开，以便将电极间场强度维持在上文所述的阈值场强度以下。
制成的衬底118可经布置为在围绕界定微柱的孔113的底端的磁性材料230下方一距离WD。在一个实施例中，WD充分长，以便将磁性材料230与制成的衬底118之间的场强度维持在上文描述的阈值场强度以下。
如上文关于图1所述，将磁性材料230和制成的衬底118浸入大规模B场104中。在大规模B场104内存在围绕孔113的底端的磁性材料230会致使大规模B场114在其接近孔113的底端时有效地衰减。所得的B场有效地形成磁性物镜，其将电子束聚焦到晶片118的表面上。
在一个实施例中，微柱可经配置以用于电子束成像。在此情况下，可在微柱中提供检测器218。检测器218可实施为PIN二极管检测器且可定位于柱孔口212下方。在此实施例中，形成磁性物镜的所得的B场还用以包含从晶片118发射的二次电子。这允许二次电子朝向检测器218向上返回通过微柱的孔113。
在另一实施例中，微柱可经配置以用于电子束光刻。在此情况下，可在微柱中提供消隐板220。消隐板220可经电子方式致动以覆盖柱孔口212，以便以可控方式阻挡(消隐)电子束。每一消隐板应经定位以使得消隐步骤不引发图像(光刻)平面处的束位置移位。(此特定功能称为共轭消隐。)设备中的每一消隐板220可为个别可控的，以便控制正由电子束光刻仪器写入的个别像素。
图3是根据本发明的实施例的多柱电子束设备300的替代配置的横截面图。如图示，与图1中的设备100相比，图3中的设备300具有极块的不同布置来用于产生大规模磁场的电磁体。
如所描绘，极块包含中心(上部)极块302、轭304以及底部(下部)极块306。上文关于图2描述的微柱嵌入在中心极块302中。由此，图3中的中心极块302提供与图1中的上部极块106和磁性旁路板112两者类似的功能性。围绕中心极块302的线圈303为电磁体提供激励。
图4是根据本发明的实施例的自动检查的方法500的流程图。举例来说，图4的方法400可使用上述设备实施。
按照框402，可用全局磁路产生均匀磁场。按照框404，可用嵌入全局磁路内的磁性材料中的微柱干扰所述均匀磁场。所述磁性材料可例如为如上文关于图1描述的通量旁路板或如上文关于图3描述的极块。
随后，按照框406在微柱的一个末端处产生电子束，且按照框408使用微柱来将电子束聚焦到移动的目标晶片(或其它制成的衬底)上。
按照框410，随后可使用嵌入在微柱中的检测器来检测二次电子。最终，按照框412，可处理二次电子数据以用于检查晶片是否有缺陷。
图5是根据本发明的实施例的电子束光刻的方法500的流程图。举例来说，图5的方法500可使用上述设备实施。
按照框502，可用全局磁路产生均匀磁场。按照框504，可用嵌入全局磁路内的磁性材料中的微柱干扰所述均匀磁场。所述磁性材料可例如为如上文关于图1描述的通量旁路板或如上文关于图3描述的极块。
按照框506，可使用用于微柱的消隐板来产生电子束的动态改变的图案。最终，按照框508，可使用微柱来将电子束的动态改变的图案聚焦到移动目标晶片上。
上述图不一定按比例绘制，且既定是说明性的且不限于特定实施方案。在以上描述中，给出许多具体细节以提供对本发明的实施例的透彻理解。然而，对本发明的所说明实施例的以上描述既定不是详尽的或将本发明限于所揭示的精确形式。所属领域的技术人员将认识到，本发明可在没有所述具体细节中的一者或一者以上的情况下实践，或使用其它方法、组件等等来实践。在其它实例中，未详细展示或描述众所周知的材料或操作，以避免混淆本发明的方面。如所属领域的技术人员将认识到，虽然本文为了说明性目的而描述本发明的特定实施例和实例，但在本发明的范围内，各种等效修改是可能的。
鉴于以上详细描述可对本发明做出这些修改。所附权利要求书中使用的术语不应阐释为将本发明限于在说明书和权利要求书中揭示的特定实施例。而是，本发明的范围将由所附权利要求书确定，所附权利要求书应根据已确立的权利要求解释的教条来阐释。

Claims (20)

1.一种设备，其包括：
电磁体，其经布置以在区中提供大规模磁场；以及
多个电子束柱的阵列，所述多个电子束柱的阵列是使用穿过磁性材料的孔阵列而形成于所述区中。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述区在所述电磁体的至少两个磁极块之间。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述孔阵列穿过所述至少两个磁极块之间的通量旁路板。
4.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：
所述电磁体的第一和第二极块，其中所述孔阵列穿过所述第一极块。
5.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：
可移动台，其经配置以将具有实质上有限厚度的晶片、掩模、EUV掩模或其它平坦衬底固持在所述多个电子束柱的阵列下方。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个电子束柱中的电子束柱包括形成于孔内的多个电极。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述电子束柱包括包含发射器和提取孔口的电子源，所述提取孔口具有施加于其的电压以便从发射器提取电子。
8.根据权利要求6所述的设备，其中所述电子束柱进一步包括位于所述孔与所述多个电极之间的电阻性衬里。
9.根据权利要求6所述的设备，其中所述电子束柱进一步包括：
柱孔口，其使所述柱的上部部分与所述柱的下部部分分离，
其中所述多个电极包含位于所述柱的所述上部部分中的枪透镜电极和接地电极，
其中所述枪透镜电极经配置以将电子汇聚成电子束，且
其中所述接地电极经配置以使所述电子束居中，使得所述电子束行进通过所述柱孔口。
10.根据权利要求9所述的设备，其中所述多个电极进一步包含位于所述柱的所述下部部分中的至少一个辅助电极和提取器电极，进一步其中所述至少一个辅助电极经配置以提供所述电子束的第一偏转，且所述提取器电极经配置以提供所述电子束的第二偏转。
11.根据权利要求9所述的设备，其中所述电子束柱进一步包括检测器，所述检测器经配置以检测二次电子且经配置以通过限制分叉束轨迹来界定所述束。
12.根据权利要求9所述的设备，其中所述电子束柱进一步包括消隐板，所述消隐板经配置以被致动来阻挡所述电子束进入所述柱的所述下部部分。
13.一种产生电子束阵列的方法，所述方法包括：
使用至少两个磁极在区中产生大规模磁场；以及
使用柱阵列产生电子束阵列，所述柱阵列是使用穿过定位于所述区中的磁性材料的孔而形成。
14.根据权利要求13所述的方法，其中使用形成于穿过所述磁性材料的孔内的多个电极来产生所述电子束阵列的电子束。
15.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括：
在可移动台上将制成的衬底固持在所述柱阵列下方。
16.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括：
使用所述柱阵列的柱内的检测器来检测从半导体晶片发射的二次电子。
17.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括：
选择性地消隐所述电子束阵列的电子束以便将图案写入到所述制成的衬底的层上。
17.一种电子束柱阵列，其包括：
磁性材料，其定位于大规模磁场中；
穿过所述磁性材料的孔阵列，其中所述孔阵列中的每一孔具有第一端和第二端；
电子源阵列，其中所述电子源阵列中的每一源经配置以将电子发射到所述孔阵列中的对应孔的所述第一端中；以及
多个电极，其布置于所述孔阵列的每一孔内。
18.根据权利要求17所述的电子束柱阵列，其中在每一孔的所述第一端处的开口的大小不同于在所述第二端处的开口的大小。
19.根据权利要求17所述的电子束柱阵列，其中所述磁性材料包括位于形成所述大规模磁场的两个极之间的通量旁路板。
20.根据权利要求17所述的电子束柱阵列，其中所述磁性材料包括形成所述大规模磁场的两个极中的一者。
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